水泥乳化沥青混凝土的特性及应用

《新型路面材料》结课论文

水泥乳化沥青混凝土的特性及应用

The characteristics and application of cement emulsified

asphalt concrete

长 春 工 程 学 院

： 袁其华 ： 道路工程 ： 2013级 ： 王文华 ： 2014.5.11

学生姓名 所学专业 所在年级 任课教师 完成时间

摘要

乳化沥青水泥混凝土是一种新型路面材料，能够把沥青稳定类和水泥混凝土路面材料的特性结合起来，形成一种新的、具有综合柔性和刚性路面结构层次优点的新型材料，具有较好的路用性能，具有广阔的应用前景。

关键词：水泥乳化沥青混凝土；路用性能；工程应用

目录

1 前言 (2)

1.1 水泥乳化沥青混凝土概述 (2)

1.2 国内外研究现状 (4)

2 原材料的技术特点 (4)

2.1 组成原材料的要求 (4)

2.2 原材料对混合料的影响 (5)

3 水泥乳化沥青混凝土硬化机理 (6)

3.1 水泥水化机理 (6)

3.2 水泥的凝结和硬化过程 (6)

3.3 沥青与集料的作用 (7)

3.4 沥青裹附水泥颗粒后的水化机理 (7)

4 水泥乳化沥青混凝土路用性能特点 (8)

4.1 强度 (8)

4.2 稳定性 (8)

4.3 低温抗裂性 (9)

4.4 水稳定性 (9)

5 工程应用 (10)

5.1 水泥乳化沥青混凝土处理桥头跳车 (10)

5.2 水泥乳化沥青混凝土在路面基层的应用 (10)

5.3 水泥乳化沥青混凝土在改造工程中的应用 (11)

6 展望 (11)

7 参考文献 (12)

水泥乳化沥青混凝土的应用研究

1 前言

1.1 水泥乳化沥青混凝土概述

1.1.1 水泥乳化沥青混凝土的发展背景

我国在建城市道路和高速公路路面类型基本可分为两大类，即水泥混凝土路面和沥青混凝土路面。

水泥混凝土路面具有刚度大承载能力强，弯拉强度高疲劳寿命长；高温稳定性好，在持续高温作用下，不会产生过大的塑性变形影响路面平整度和行车安全；耐候性、耐久性优良，有较强的抗水损害能力强；并且其原材料来源广泛，对周围地区的土壤和地下水无污染，而且水泥混凝土路面能够节省车辆的燃油消耗，经济性较好等优点。然而，混凝土路面也存在一些缺点。在温度变化的环境中和行车荷载的反复作用下极易导致混凝土面板发生开裂现象，并且裂缝处产生应力集中致使其不断扩大，雨水会通过裂缝渗入，侵蚀基层，使板底脱空，导致断板现象的发生，从而降低混凝土路面的承载力；混凝土面板不适应过大的沉降差，并且对超载、脱空非常敏感，及易造成结构性破坏，且维修难度大；水泥混凝土路面模量较高，减振效果差，反弹颠簸大，在行驶过程中舒适性较差。混凝土路面病害见图1。

相比之下，沥青混凝土路面表面平整度较高，由于沥青本身具有一定的弹性、塑性变形能力，因此沥青混凝土路面具有一定减振的功能，行车平稳，舒适性较好，并且在行车过程中噪声低；在施工工艺方面，其施工机械化程度高，能够较快的完成施工任务，并且施工完成后无需养护，基本能够做到即成即通。因此，沥青混凝土路面在我国高速公路建设中得到了广泛的推广和应用[1]。

沥青材料自身是一种弹性体，当气温较高时，沥青材料自身粘性降低，导致集料颗粒间粘聚力减弱，在行车过程中垂直力和水平力的共同作用下，极易使沥青混合料颗粒之间相互分离或彼此产生滑动，使沥青路面结构层形成松散、坑槽、车辙、推移、波浪、拥包

等病害。这些病害不仅降低了行车过程中舒适性，且极大地危害了行车安全（图2）。在气温较低时，沥青材料自身会变硬，沥青混凝土的强度虽然有小幅度的增高，但是其抗变形能力则大为降低，表现出脆性，并且由于沥青混凝土面层的材料自身收缩，加之车辆荷载和半刚性基层产生收缩裂缝的共同作用，使沥青混凝土路面面层内产生过大的拉应力，从而导致沥青混凝土路面发生开裂现象[2]。

图 1 图 2

沥青混凝土路面水泥混凝土路面综上所述，不管是水泥混凝土路面还是沥青混凝土路面在性能方面上都各有所长，但也都存在各自的缺点。因此，我们针对上述问题，着眼开发一种其具有两种路面材料优点的新型路面材料。有机水硬性材料混凝土是一种人工建筑材料，它综合了热力学上互不相容的有机材料（沥青、柏油）与无机材料（水泥、石膏、矿渣等）的胶结特性，在其复合后的结构中能够胶结在一起。将有机结合料（液态的沥青）和硅酸盐水泥混合在水的作用下得到最佳效果的综合加固土。20世纪60——70年代，开始用阴离子乳化沥青来代替液体沥青与水泥混合，得到乳化沥青水泥混凝土[3]。

1.1.2 水泥乳化沥青混凝土的优点

水泥乳化沥青混凝土是在冷拌乳化沥青混合料母体中掺入水泥经冷拌、冷铺而形成的半刚性路面材料，它减弱了沥青混凝土与水泥混凝土路面材料的不足，并兼有两者的优点，能够提高路面的使用性能。同时水泥乳化沥青混凝土还有以下优点：

（1）乳化沥青破乳后的水分可供水泥硬化凝结，较好的解决了乳化沥青破乳“憎水”和水泥水化“需水”的矛盾，提高了乳化沥青混合料的早期强度。

（2）节省资源，节约能源，降低道路建设成本。根据国内外实践，乳化沥青一般可以比热沥青少用20%-30%的沥青，大大节约资源，降低了道路建设的材料费用。而且乳化沥青混合料使用不用加热，比热拌沥清混合料节省热能50%以上，节省了大量能源。

(3)减少环境污染，改善施工条件。水泥乳化沥青混合料为冷拌混合料，在常温下施工，避免了热拌沥青混合料施工时加热产生的烟雾，减少了对环境的污染，同时改善了施工条件。

(4)施工方便。水泥乳化沥青混合料施工期比热拌沥青混合料施工期大大加长，提高了施工速度，方便路面维修。

(5)由于面层颜色的变浅，减小了路面的吸热速率，使路面内部温度低于普通沥青路面