• ISSN 0258-2724
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干湿循环对CA砂浆质量与变形的影响

周锡玲 谢友均 郑克仁 曾晓辉

周锡玲, 谢友均, 郑克仁, 曾晓辉. 干湿循环对CA砂浆质量与变形的影响[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(4): 786-792. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180261
引用本文: 周锡玲, 谢友均, 郑克仁, 曾晓辉. 干湿循环对CA砂浆质量与变形的影响[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(4): 786-792. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180261
ZHOU Xiling, XIE Youjun, ZHENG Keren, ZENG Xiaohui. Effect of Wetting-Drying Cycles on Mass and Deformation of Cement and Emulsified Asphalt Mortar[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(4): 786-792. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180261
Citation: ZHOU Xiling, XIE Youjun, ZHENG Keren, ZENG Xiaohui. Effect of Wetting-Drying Cycles on Mass and Deformation of Cement and Emulsified Asphalt Mortar[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(4): 786-792. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180261

干湿循环对CA砂浆质量与变形的影响

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20180261
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(50978257),国家重点基础研究发展计划(973计划)课题(2013CB036201)
详细信息
    作者简介:

    周锡玲(1977—),女,副教授,博士,研究方向为水泥基复合材料,E-mail:393133345@qq.com

    通讯作者:

    郑克仁(1970—),男,教授,研究方向为水泥基复合材料,E-mail:1750611045@qq.com

  • 中图分类号: TU 599

Effect of Wetting-Drying Cycles on Mass and Deformation of Cement and Emulsified Asphalt Mortar

  • 摘要: CA砂浆(cement and emulsified asphalt mortar)服役环境湿度因气候、天气因素的影响产生显著变化,会引起其质量和体积的变化,进而对轨道结构的几何尺寸产生影响. 为了解服役环境中湿度变化对CA砂浆质量、尺寸的影响,设计了6种干湿循环制度,测试了不同干湿循环制度下CA砂浆质量、长度变化;并采用低场核磁共振(NMR)及综合热分析(TG-DSC)对其孔结构和物相组成进行了分析,以揭示其变化机理. 研究结果表明:随着循环次数的增加,CA砂浆湿质量迅速增加并达到最大值,随后下降,并在140 d左右趋于稳定,干质量的变化很小;而其长度随循环次数的增加先减小后增加. 干湿循环中,CA砂浆质量与长度的变化均小于持续干燥、水浸泡条件下的变化. 在短周期干湿循环中,在约140 d前,CA砂浆湿质量与变形呈二次函数关系,而在约140 d后,质量与变形呈线性关系;在长周期中,二者相关性不强. NMR与DSC的分析结果表明,CA砂浆质量与长度变化是干湿循环过程中毛细孔水分的迁移、水泥水化、碳化以及孔结构变化等因素共同作用的结果.

     

  • 图 1  不同干湿循环制度下CA砂浆质量变化

    Figure 1.  Mass change of CA mortar in different wetting-drying cycles

    图 2  不同干湿循环制度下CA砂浆变形曲线

    Figure 2.  Deformation curves of CA mortar under wetting-drying cycles

    图 3  不同干湿循环制度下CA砂浆样品的DSC曲线

    Figure 3.  DSC curves of CA mortar in different wetting-drying cycles

    图 4  不同干湿循环制度下CA砂浆孔径分布

    Figure 4.  Pore size distribution of CA mortar after different wetting-drying cycles

    表  1  CA砂浆配比与新拌砂浆性能

    Table  1.   Mix proportion and properties of fresh CA mortar

    乳化沥青/g 干粉料/g 水灰比 沥灰比 流动性/s 含气量/% 表观密度(g•cm–3
    500 1 100 0.79 0.83 21 9.00 1.61
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    表  2  干湿循环周期设计

    Table  2.   Design of wetting-drying cycles

    项目 制度
    A B C D WI AD
    干燥时间/d ((20 ℃,65% RH)恒温恒湿箱 ) 3 7 14 28
    水浸泡时间/d (20 ℃,自来水) 3 7 14 28 长期 长期
    循环周期/d 6 14 28 56
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    表  3  4种制度下CA砂浆中结合水及碳酸钙含量

    Table  3.   Content of bound water and calcite in CA mortar exposed to four exposure conditions

    制度 化学结合水/% 碳酸钙/%
    AD 14.0 21.1
    A 16.2 26.6
    B 17.5 24.3
    C 17.8 24.9
    D 18.9 23.4
    WI 21.2 15.7
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    表  4  不同干湿循环制度下kD

    Table  4.   Slope of fitting line (k) & fractal dimension of pore volume (D) in different wetting-drying cycles

    名称 制度AD 制度A 制度B 制度C 制度D 制度WI
    k 0.56 0.55 0.54 0.54 0.46 0.42
    D 2.44 2.45 2.46 2.46 2.54 2.58
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  • 邓德华. 土木工程材料[M]. 北京: 中国铁道出版社, 2017: 30-218
    HOBBS D W, MATTHEWS J D, MARSH B K. Minimum requirements of durable concrete: carbonation and chloride-induced corrosion, freeze-thaw attack and chemical attack[M]. Crowthorne: British Cement Association, 1998: 1-3
    高原,张君,孙伟. 干湿循环下混凝土湿度与变形的测量[J]. 清华大学学报(自然科学版),2012,52(2): 144-149.

    GAO Yuan, ZHANG Jun, SUN Wei. Concrete deformation and interior humidity during dry-wet cycles[J]. Journal of Tsinghua University (Science and Technology), 2012, 52(2): 144-149.
    庞超明,徐剑,王进. 混凝土干湿过程及循环制度的研 究[J]. 建筑材料学报,2013,16(2): 315-320. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2013.02.024

    PANG Chaoming, XU Jian, WANG Jin, et al. Investigation of the process and regime of drying and wetting of concrete[J]. Journal of Building Materials, 2013, 16(2): 315-320. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2013.02.024
    马昆林,谢友均,龙广成,等. 水泥基材料在硫酸盐结晶侵蚀下的劣化行为[J]. 中南大学学报(自然科学版),2010,1(1): 303-309.

    MA Kunlin, XIE Youjun, LONG Guangcheng, et al. Deterioration behaviors of sulfate crystallization attack on cement-based material[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2010, 1(1): 303-309.
    邓德华,刘赞群,Geert DE SCHUTTER,等. 关于" 混凝土硫酸盐结晶破坏”理论的研究进展[J]. 硅酸盐学报,2012,40(2): 175-185.

    DENG Dehua, LIU Zanqun, Geert DE SCHUTTER, et al. Research progress on theory of ‘sulfate salt weathering on concrete’[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2012, 40(2): 175-185.
    谢友均,曾晓辉,邓德华,等. 铁路无砟轨道水泥乳化沥青砂浆力学性能[J]. 建筑材料学报,2010,13(4): 483-486. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2010.04.013

    XIE Youjun, ZENG Xiaohui, DENG Dehua, et al. Mechanical characteristics of China railway track system (CRTS) Ⅰ type slab tracks CA mortar under different strain rates[J]. Journal of Building Materials, 2010, 13(4): 483-486. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2010.04.013
    颜华,胡华锋,曾晓辉,等. 静水作用下板式无砟轨道CA砂浆力学性能变化[J]. 高速铁路技术,2014,5(4): 7-10. doi: 10.3969/j.issn.1674-8247.2014.04.002

    YAN Hua, HU Huafeng, ZENG Xiaohui, et al. Studies on mechanical changes of CA mortar for slab track under hydrostatic effect[J]. High Speed Railway Technology, 2014, 5(4): 7-10. doi: 10.3969/j.issn.1674-8247.2014.04.002
    徐浩,王平,孙宏友,等. 不同浸水历时水泥乳化沥青砂浆动态受压试验[J]. 建筑材料学报,2015,18(5): 861-866. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2015.05.026

    XU Hao, WANG ping, SUN Hongyou, et al. Experiment of dynamic compressive behaviors of cement asphalt mortar under different water immersion duration[J]. Journal of Building Materials, 2015, 18(5): 861-866. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2015.05.026
    李悦,孙宏友,曾晓辉,等. 不同浸水历时及温度对CA砂浆力学性能的影响研究[J]. 铁道标准设计,2015,59(2): 40-42.

    LI Yue, SUN Hongyou, ZENG Xiaohui, et al. Study of the effects of water immersion and temperature on mechanical properties of CA mortar[J]. Railway Standard Design, 2015, 59(2): 40-42.
    周锡玲,郑克仁,谢友均,等. 湿含量对水泥乳化沥青砂浆热变形的影响[J]. 建筑材料学报,2013,16(10): 817-821.

    ZHOU Xiling, ZHENG Keren, XIE Youjun, et al. Effect of inner moisture on thermal deformation of cement and emulsified-asphalt mortar[J]. Journal of Building Materials, 2013, 16(10): 817-821.
    ZHOU Xiling, XIE Youjun, ZHENG Keren, et al. Thermal deformationn of cement-asphalt mortar under repetitive heating and cooling[C]//Advanced Materials Research. Switzerland: Tran Tech Publication, 2013: 304-308
    铁道部. 客运专线铁路CRTS Ⅰ型板式无砟轨道混凝土轨道板暂行技术条件: 科技基[2008] 74号[S]. 北京: 中国铁道出版社, 2008
    史才军, 元强. 水泥基材料测试分析方法[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2018: 195
    TAYLOR H F W. Cement chemistry[M]. USA: Thomas Telford, 1997: 101
    邓德华,田青,刘赞群,等. 高速铁路用水泥乳化沥青浆体的物理结构[J]. 中国科学:技术科学,2014,44(7): 661-671.

    DENG Dehua, TIAN Qin, LIU Zanqun, et al. Physical structure of hardened cement asphalt paste for the slab track of high-speed railway[J]. Science China:Technol Science, 2014, 44(7): 661-671.
    MONTEIRO P J, MEHTA P K. Concrete: microstructure, properties and materials[M]. New York: McGraw-Hill Professional, 2013: 35-40
    金珊珊,张金喜,陈春珍,等. 水泥砂浆孔结构分形特征的研究[J]. 建筑材料学报,2011,14(1): 92-97. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2011.01.019

    JIN Shanshan, ZHANG Jinxi, CHEN Chunzhen, et al. Study of pore fractal characteristic of cement mortar[J]. Journal of Building Materials, 2011, 14(1): 92-97. doi: 10.3969/j.issn.1007-9629.2011.01.019
    郭伟,秦鸿根,陈惠苏,等. 分形理论及其在混凝土材料研究中的应用[J]. 硅酸盐学报,2010,38(7): 1362-1368.

    GUO Wei, QIN Honggen, CHEN Huisu, et al. Fractal theory and its applications in the study of concrete materials[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2010, 38(7): 1362-1368.
    PANDEY S P, SHARMA R L. The influence of mineral additives on strength and porosity of OPC mortar[J]. Cem. Concr. Res., 2000, 30(1): 19-23. doi: 10.1016/S0008-8846(99)00180-5
    傅强,郑克仁,谢友均,等. 水泥乳化沥青砂浆孔体积的分形特征[J]. 硅酸盐学报,2013,41(11): 1551-1557.

    FU Qiang, ZHENG Keren, XIE Youjun, et al. Fractal characteristic of pore volume of cement and asphalt mortar[J]. Journal of the Chinese Ceramic Society, 2013, 41(11): 1551-1557.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-04-03
  • 修回日期:  2018-05-30
  • 网络出版日期:  2018-12-21
  • 刊出日期:  2019-08-01

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