一种基于絮凝结构判断水泥沥青胶浆泌水的方法技术

一种基于絮凝结构判断水泥沥青胶浆泌水的方法，属于建筑材料技术领域。本发明专利技术通过对CA胶浆在恒定剪切速率下表观黏度(η)随剪切时间的变化规律计算CA胶浆的结构系数(λ)用以评价CA胶浆的絮凝结构；通过初始结构系数(λ0)和结构系数增长速率(kλ)表征结构系数(λ)随静置时间的变化规律用以描述CA胶浆絮凝结构形成过程；通过初始结构系数(λ0)和结构系数增长速率(kλ)两个参数值的大小判断CA胶浆是否出现泌水现象。本发明专利技术的流变试验很容易实现，初始结构系数(λ0)和结构系数增长速率(kλ)的计算过程简单，具有良好的可操作性、科学性和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于絮凝结构判断水泥沥青胶浆泌水的方法
本专利技术涉及一种定量评价水泥乳化沥青胶浆(CA胶浆)絮凝结构形成过程的方法，并提出基于CA胶浆絮凝结构形成过程判断CA胶浆泌水的方法。
技术介绍
水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)是高速铁路无砟轨道结构的关键性材料，起到为轨道板提供弹性并调整轨道施工误差的作用。在现场施工过程中，CA砂浆在没有附加压力的情况下，通过自重灌注到轨道板和混凝土基层之间狭窄的预设夹层中。这种灌注方式不仅方便、快捷，同时保证了CA砂浆弹性层能完全填充轨道板与基层之间的夹层，确保了轨道板与下层结构的无缝连接，是轨道板具有较长使用寿命的基础。在施工过程中，CA砂浆必须要有足够的流动性，以保证灌注过程中能充满整个夹层。然而，良好流动性的CA砂浆往往容易出现泌水现象。这种现象归因于新拌CA砂浆自身粘聚性不足，而新拌CA砂浆自身的粘聚性本质上由除砂外的材料(如水泥、乳化沥青和水等)所组成的新拌CA胶浆的絮凝结构状态决定，这种絮凝结构形成与CA胶浆的静置时间有关。因此，通过定量评价新拌CA胶浆絮凝结构随静置时间的形成过程，就可以反映新拌CA胶浆抗泌水的能力。目前并没有合适的方法对新拌CA胶浆的絮凝结构形成过程进行监测和定量评价，主要通过泌水率对新拌CA胶浆的抗泌水能力进行评价。但CA胶浆泌水的根源在于CA胶浆的絮凝结构形成过程，仅仅通过泌水率并不能反映CA胶浆泌水的原因，同时CA胶浆出现泌水的时间往往较长。因此，急需一种快速判断CA胶浆是否出现泌水的方法。基于新拌CA胶浆絮凝结构形成过程的定量评价快速判断CA胶浆是否会泌水的方法对提高CA胶浆施工质量具有较大的工程应用参考意义，对深度研究CA胶浆工作性能具有重要的理论价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结合试验和理论分析的定量评价新拌CA胶浆絮凝结构形成过程的方法，并结合相应指标判断CA胶浆是否会出现泌水现象。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是提供了一种基于絮凝结构判断水泥沥青胶浆泌水的方法，首先结合流变试验设定水泥乳化沥青胶浆评价指标，对CA胶浆进行流变试验；然后基于流变试验的评价指标判断CA胶浆试样是否会出现泌水现象。具体步骤如下：步骤一、制备CA胶浆：根据CA胶浆的配合比，称量水泥、乳化沥青、水等原材料，放入胶浆搅拌机中搅拌均匀，然后根据流变仪模具用样品用量，快速放入适量的CA胶浆到流变仪测试的模具中；步骤二、获取流变试验数据：CA胶浆试样放入流变仪测试模具中后，首先采用较高的剪切速率对CA胶浆试样进行预剪切加载一段时间，保证所测试CA胶浆试样初始絮凝结构状态的一致性；然后，对所测试的多钟CA胶浆试样静置不同的时间，从少于1分钟开始，以使得所测试的CA胶浆试样形成不同时间的絮凝状态；最后，对CA胶浆试样进行恒定剪切速率的试验；流变仪自动采集恒定剪切速率试验中CA胶浆试样的表观黏度(η)与剪切时间(t)的数据，用于定量评价CA胶浆试样絮凝结构；为获得不同静置时间下CA胶浆的絮凝状态，需要对至少5个不同静置时间的CA胶浆样品进行测试；步骤三、定量评价水泥乳化沥青胶浆的絮凝结构：通过步骤二中的表观黏度(η)与剪切时间(t)的数据，回归得到恒定剪切速率测试过程中的初始表观黏度(η0)和平衡状态表观黏度(ηe)；回归公式如下：η＝ηe+(η0-ηe)exp(-at)(1)式中a——与解絮特征时间有关的回归系数(1/s)；基于初始表观黏度(η0)和平衡表观黏度(ηe)可计算得到定量评价CA胶浆絮凝结构状态的无量纲参数—结构系数(λ)；计算公式如下：步骤四、定量评价水泥乳化沥青胶浆的絮凝结构形成过程：基于步骤三所计算的不同静置时间(tr)下CA胶浆的结构系数(λ)，得到定量评价CA胶浆絮凝结构形成过程的参数—初始结构系数(λ0)和结构系数增长速率(kλ)(min-1)；计算公式如下：λ(tr)＝λ0(1-exp(-btr))+kλtr(3)式中b——与初始结构系数形成时间有关的回归系数；步骤五、判断CA胶浆是否泌水：基于步骤四所计算的CA胶浆初始结构系数(λ0)和结构系数增长速率(kλ)判断CA胶浆是否出现泌水现象；判断的条件为：当λ0小于初始结构系数临界值(λ0-c)，且kλ小于结构系数增长速率临界值(kλ-c)时，CA胶浆必然会出现泌水现象；当λ0和kλ中有一个参数小于其临界值，但另一个参数大于其临界值时，CA胶浆可能出现泌水现象；当λ0和kλ均大于其对应临界值时，CA胶浆不会出现泌水现象。步骤一中预剪切段的剪切速率应不小于100s-1，剪切时间不小于60s；恒定剪切速率在20～70s-1之间，剪切时间在20s以上。初始结构系数的临界值(λ0-c)在0.2～0.3之间，结构系数增长速率(kλ-c)在0.01～0.02min-1之间。所测试的多钟CA胶浆试样静置时间间隔为5分钟，从小于1分钟开始。本专利技术的有益效果在于：提供了一种测试CA胶浆絮凝结构的流变试验方法，并基于流变试验数据提供了一种表征CA胶浆絮凝结构形成过程的计算方法，同时基于CA胶浆絮凝结构形成速率的表征参数(λ0和kλ)提供了一种快速判断CA胶浆是否出现泌水现象的方法。本专利技术的流变试验很容易实现，基于流变试验数据表征CA胶浆絮凝结构形成过程的计算过程简单，基于CA胶浆絮凝结构形成速率的表征参数(λ0和kλ)判断CA胶浆是否出现泌水现象的方法具有严谨的数学判据。因此，本方法具有良好的可操作性、科学性和准确性。附图说明图1为CA胶浆流变试验加载图；图2为基于表观黏度与剪切时间的关系计算CA胶浆结构系数的一个示意图；图3为CA胶浆结构系数与静置时间的关系图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例和附图进一步阐明本专利技术的内容，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。使用PxI型水泥，一种阴离子乳化沥青，一种聚羧酸减水剂，一种增稠剂和水调配不同比例设计了9种CA胶浆作为实施例对本专利技术的效果进行说明。该9种CA胶浆的区别为：实施例1～实施例4为不同减水剂用量的CA胶浆；实施例5～7为不同水灰比的CA胶浆；实施例8，实施例3，实施例6，实施例9为不同增稠剂用量的CA胶浆。9组实施例的配合比、初始结构系数(λ0)、结构系数增长速率(kλ)及泌水现象如表1所示。计算CA胶浆初始结构系数(λ0)、结构系数增长速率(kλ)的步骤如下：首先，对CA胶浆进行如图1的流变试验加载，预剪切速率为300s-1，预剪切时间为120s，随后在流变仪中分别静置CA胶浆1min、5min、10min、15min、20min，最后对CA胶浆采用50s-1的剪切速率进行恒定剪切速率试验，加载30s，获得50s-1的恒定剪切速率试验段中表观黏度与剪切时间的数据；第二，根据图1恒定剪切速率试验段中表观黏度与剪切时间的数据，采用公式(1)回归获得初始表观黏度(η0)和平衡表观黏度(ηe)，并基于公式(2)计算CA胶浆在不同静置时间下的结构系数(λ)，如图2所示；第三，根据CA胶浆在不同静置时间下的结构系数(λ)，采用公式(3)回归获得初始结构系数(λ0)和结构系数增长速率(kλ)，如图3所示。表1CA胶浆的配合比及测试所得的初始结构系数(λ0)、结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于絮凝结构判断水泥沥青胶浆泌水的方法，其特征在于首先结合流变试验设定水泥乳化沥青胶浆评价指标，对水泥乳化沥青胶浆(CA胶浆)进行流变试验；然后基于流变试验的评价指标判断CA胶浆试样是否会出现泌水现象；具体步骤如下：步骤一、制备CA胶浆：根据CA胶浆的配合比，称量水泥、乳化沥青、水等原材料，放入胶浆搅拌机中搅拌均匀，然后根据流变仪模具用样品用量，快速放入适量的CA胶浆到流变仪测试的模具中；步骤二、获取流变试验数据：CA胶浆试样放入流变仪测试模具中后，首先采用较高的剪切速率对CA胶浆试样进行预剪切加载一段时间，保证所测试CA胶浆试样初始絮凝结构状态的一致性；然后，对所测试的多钟CA胶浆试样静置不同的时间，从少于1分钟开始，以使得所测试的CA胶浆试样形成不同时间的絮凝状态；最后，对CA胶浆试样进行恒定剪切速率的试验；流变仪自动采集恒定剪切速率试验中CA胶浆试样的表观黏度(η)与剪切时间(t)的数据，用于定量评价CA胶浆试样絮凝结构；为获得不同静置时间下CA胶浆的絮凝状态，需要对至少5个不同静置时间的CA胶浆样品进行测试；步骤三、定量评价水泥乳化沥青胶浆的絮凝结构：通过步骤二中的表观黏度(η)与剪切时间(t)的数据，回归得到恒定剪切速率测试过程中的初始表观黏度(η0)和平衡状态表观黏度(ηe)；回归公式如下：η＝ηe+(η0‑ηe)exp(‑at)   (1)式中a——与解絮特征时间有关的回归系数(1/s)；基于初始表观黏度(η0)和平衡表观黏度(ηe)可计算得到定量评价CA胶浆絮凝结构状态的无量纲参数—结构系数(λ)；计算公式如下：λ=η0-ηeηe---(2)]]>步骤四、定量评价水泥乳化沥青胶浆的絮凝结构形成过程：基于步骤三所计算的不同静置时间(tr)下CA胶浆的结构系数(λ)，得到定量评价CA胶浆絮凝结构形成过程的参数—初始结构系数(λ0)和结构系数增长速率(kλ)(min‑1)；计算公式如下：λ(tr)＝λ0(1‑exp(‑btr))+kλtr   (3)式中b——与初始结构系数形成时间有关的回归系数；步骤五、判断CA胶浆是否泌水：基于步骤四所计算的CA胶浆初始结构系数(λ0)和结构系数增长速率(kλ)判断CA胶浆是否出现泌水现象；判断的条件为：当λ0小于初始结构系数临界值(λ0‑c)，且kλ小于结构系数增长速率临界值(kλ‑c)时，CA胶浆必然会出现泌水现象；当λ0和kλ中有一个参数小于其临界值，但另一个参数大于其临界值时，CA胶浆可能出现泌水现象；当λ0和kλ均大于其对应临界值时，CA胶浆不会出现泌水现象。...

【技术特征摘要】
1.一种基于絮凝结构判断水泥沥青胶浆泌水的方法，其特征在于首先结合流变试验设定水泥乳化沥青胶浆评价指标，对水泥乳化沥青胶浆进行流变试验；然后基于流变试验的评价指标判断CA胶浆试样是否会出现泌水现象；具体步骤如下：步骤一、制备CA胶浆：根据CA胶浆的配合比，称量原材料水泥、乳化沥青和水，放入胶浆搅拌机中搅拌均匀，然后根据流变仪模具用样品用量，快速放入适量的CA胶浆到流变仪测试的模具中；步骤二、获取流变试验数据：CA胶浆试样放入流变仪测试模具中后，首先采用较高的剪切速率对CA胶浆试样进行预剪切加载一段时间，保证所测试CA胶浆试样初始絮凝结构状态的一致性；然后，对所测试的多种CA胶浆试样静置不同的时间，从少于1分钟开始，以使得所测试的CA胶浆试样形成不同时间的絮凝状态；最后，对CA胶浆试样进行恒定剪切速率的试验；流变仪自动采集恒定剪切速率试验中CA胶浆试样的表观黏度η与剪切时间t的数据，用于定量评价CA胶浆试样絮凝结构；为获得不同静置时间下CA胶浆的絮凝状态，需要对至少5个不同静置时间的CA胶浆样品进行测试；步骤三、定量评价水泥乳化沥青胶浆的絮凝结构：通过步骤二中的表观黏度η与剪切时间t的数据，回归得到恒定剪切速率测试过程中的初始表观黏度η0和平衡状态表观黏度ηe；回归公式如下：η＝ηe+(η0-ηe)exp(-at)(1)式中a——与解絮特征时间有关的回归系数1/s；基于初始表观黏度η0和平衡表观黏度ηe可计算得到定量评价CA胶浆絮凝结构状态的无量纲参...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳剑，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21