一种水泥乳化沥青胶浆黏度的预测方法
【技术领域】
[0001] -种水泥乳化沥青胶浆黏度的预测方法，即依据水泥乳化沥青胶浆的配合比情况 计算出新拌水泥乳化沥青胶浆的黏度。
【背景技术】
[0002] 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空隙，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。因此，CA砂浆必须要有足 够的流动性，以保证灌注过程中其能充满整个空隙。然而实际过程中控制CA砂浆的流动性 并非易事，这主要在于CA砂浆是由水泥、沥青为复合胶凝材料所组成的砂浆，不同乳化沥 青与水泥质量比（AE/C)时胶凝材料的组成相差很大。当乳化沥青与水泥质量比变化时，调 节CA砂浆的流变性需要综合考虑水泥、沥青、水三者之间的比例。目前并没有合适的计算 方法对不同AE/C下CA砂浆的流动性进行设计，只能通过大量的试验才能获得合适的材料 比例。
[0003] 由于CA砂浆的流动性主要由水泥、乳化沥青和水组成的CA胶浆黏度决定，因此通 过预测和控制任意给定AE/C的CA胶浆的黏度就可以实现不同AE/C的CA砂浆流动性的设 计，大大减小CA砂浆在流动性研究中的试配工作，对CA砂浆流动性、施工质量的研究具有 重要参考意义和理论指导价值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是解决不同AE/C的CA砂浆流动性设计复杂的问题，提供一种CA胶 浆黏度的预测方法，基于CA胶浆中水泥、沥青和水的比例，经过计算就可以获得CA胶浆的 黏度。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种水泥乳化沥青胶浆黏度的预测方 法，水泥乳化沥青胶浆的黏度（η)可由水的黏度（nc)、CA胶浆中水泥颗粒和沥青颗粒所 占的粒子体积分数（Φ)、水泥沥青复合颗粒的粒子最大填充率（Φ」和调整系数b计算确 定；调整系数b根据乳化沥青类型不同和减水剂用量不同的取值范围为0. 3~0. 8 ;
[0006] 计算公式为：
[0008]CA胶浆中水泥颗粒和沥青颗粒所占的粒子体积分数（Φ)可通过CA胶浆中水泥的 体积（ve)，沥青的体积（VA)和水的体积（vw)计算确定；计算公式为：
[0010]CA胶浆中水泥的体积（νε)，沥青的体积（VA)和水的体积（Vw)可通过水泥的质量 (mc)和密度（Pc)，沥青的质量（mA)和密度（PA)及水的质量（mw)和密度（Pw)计算确定； 计算公式如下：
[0014] 沥青的质量（mA)、水的质量（mw)可由乳化沥青的用量（mAE)和乳化沥青中的沥青 含量（PA)，外加水的用量（mWad)计算确定；计算公式如下：
[0015] mA=mAEPA ,、(〇)
[0016] mw=mAE (1~PA) +mff-ad
[0017]
[0018] 水泥沥青复合颗粒的粒子最大填充率（(K)由沥青所占水泥-沥青体系的体积分 数（νΑΛνΑ+νε))，沥青颗粒在乳化沥青中的粒子最大填充率（φJ，及水泥颗粒在水泥胶浆 中的粒子最大填充率（Φοη)决定；计算公式为：
[0020] 沥青颗粒在乳化沥青中的粒子最大填充率（ΦΑηι)针对任意乳化沥青的取值范围 为0. 77~0. 8,水泥颗粒在水泥胶浆中的粒子最大填充率（ΦJ针对任何水泥的取值范围 为 0· 59 ~0· 61。
[0021] 本发明中，式（1)所述水的黏度（nD)取值与温度有关，可以通过查询《水的黏度 表》获得。
[0022] 本发明的有益效果在于：对CA胶浆黏度计算公式中所涉及的参数Φ、（^可直接 通过CA胶浆的配合比计算及材料基本参数计算得到，调整系数b为已知值，水的黏度τι。可 查表获得，计算过程简单。计算所得的黏度值与实测值相对偏差小，具有较好的可靠性，可 以很好预测任意乳化沥青与水泥质量比的CA胶浆的黏度。
【具体实施方式】
[0023] 为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容。
[0024] 使用P·I型水泥，一种阴离子乳化沥青，一种阳离子乳化沥青，一种聚羧酸减水 剂，调整不同的乳化沥青与水泥质量比（AE/C)及外加水量，设计了 16种阴离子型CA胶浆 和20种阳离子型CA胶浆作为实施例对本发明的效果进行说明。所使用水泥、乳化沥青及 水用于本发明过程的计算参数如表1。
[0025] 表1原材料用于计算的物理性质参数
[0026]
[0027] 阴离子型CA胶浆的16组实施例的配合比、实测黏度和预测黏度如表2所示。为 计算式（1)中所用参数粒子体积分数（Φ)和水泥沥青复合颗粒的粒子最大填充率（Φ」， 计算步骤如下：首先，将配合比中乳化沥青质量（mAE)，外加水质量（mWad)代入到式（6)中 得到沥青质量（mA)和总用水质量（mw);第二，根据沥青质量（mA)、总用水质量（mw)、水泥质 量（me)，并结合表1中各材料的密度，通过式（3)~式（5)计算得到CA胶浆中沥青的体积 (VA)和水的体积（Vw);第三，根据水泥的体积（Ve)，沥青的体积（VA)和水的体积（Vw)，通过 式⑵计算得到粒子体积分数（Φ);最后，取ΦΑηι为0.780,Φ&为0.6088,并将水泥的体 积（Ve)和沥青的体积（VA)代入到式（7)得到。计算得到Φ和叭后，取b= 0.6,τι。 =0. 000936Pa.s，并将所有参数代入到式⑴中算得阴离子型CA胶浆的预测黏度。表2中 CA胶浆的实测黏度采用旋转流变仪测得。
[0028] 表2阴离子型CA胶浆的配合比，黏度的实测值与预测值及其相对偏差
[0031] 阳离子型CA胶浆的20组实施例的配合比、实测黏度和预测黏度如表3所示。为 计算式（1)中所用参数粒子体积分数（Φ)和水泥沥青复合颗粒的粒子最大填充率（Φ」， 计算步骤如下：首先，将配合比中乳化沥青质量（mAE)，外加水质量（mWad)代入到式（6)中 得到沥青质量（mA)和总用水质量（mw);第二，根据沥青质量（mA)、总用水质量（mw)、水泥质 量（me)，并结合表1中各材料的密度，通过式（3)~式（5)计算得到CA胶浆中沥青的体积 (VA)和水的体积（Vw);第三，根据水泥的体积（Ve)，沥青的体积（VA)和水的体积（Vw)，通过 式⑵计算得到粒子体积分数（Φ);最后，取ΦΑηι为0.795,Φ为0.5969,并将水泥的体 积（Ve)和沥青的体积（VA)代入到式（7)得到。计算得到Φ和叭后，取b= 0.4,τι。 =0. 000936Pa.s，并将所有参数代入到式⑴中算得阳离子型CA胶浆的预测黏度。表3中 CA胶浆的实测黏度采用旋转流变仪测得。
[0032] 表3阳离子型CA胶浆的配合比，黏度的实测值与预测值及其相对偏差
[0033]
【主权项】
1. 一种水泥乳化渐青胶浆黏度的预测方法，其特征在于水泥乳化渐青胶浆的黏度 (η)可由水的黏度（η。)、CA胶浆中水泥颗粒和渐青颗粒所占的粒子体积分数（Φ)、水泥 渐青复合颗粒的粒子最大填充率（Φ。）和调整系数b计算确定；调整系数b根据乳化渐青 类型不同和减水剂用量不同的取值范围为0. 3~0. 8 ; 计算公式为：CA胶浆中水泥颗粒和渐青颗粒所占的粒子体积分数（Φ)可通过CA胶浆中水泥的体积 (Vc)，渐青的体积（Va)和水的体积（Vw)计算确定；计算公式为：巧 CA胶浆中水泥的体积（V。)，渐青的体积（Va)和水的体积（VJ可通过水泥的质量（me) 和密度（Pc)，渐青的质量和密度（Pa)及水的质量0?)和密度（pj计算确定；计算 公式如下：渐青的质量〇1〇、水的质量（1%)可由乳化渐青的用量（11?)和乳化渐青中的渐青含量 (Pa)，外加水的用量（i%J计算确定；计算公式如下： mA=m化Pa i%=m化(l-PA)+i%ad、 水泥渐青复合颗粒的粒子最大填充率（Φ。）由渐青所占水泥-渐青体系的体积分数 (Va/(Va+Vc))，渐青颗粒在乳化渐青中的粒子最大填充率（ΦAm)，及水泥颗粒在水泥胶浆中 的粒子最大填充率（φ。。）决定；计算公式为：(7)2. 根据权利要1所述一种水泥乳化渐青胶浆黏度的预测方法，其特征在于渐青颗粒在 乳化渐青中的粒子最大填充率（Φαπ·)针对任意乳化渐青的取值范围为0. 77~0. 8,水泥颗 粒在水泥胶浆中的粒子最大填充率（Φ。。）针对任何水泥的取值范围为0. 59~0. 61。
【专利摘要】一种水泥乳化沥青胶浆黏度的预测方法，属于建筑材料技术领域。本发明是为不同乳化沥青与水泥质量比下水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)的流动性设计提供理论计算方法。CA胶浆的黏度(η)可由水的黏度(η0)、CA胶浆中水泥颗粒和沥青颗粒所占的粒子体积分数(φ)、水泥沥青复合颗粒的粒子最大填充率(φm)和调整系数b计算确定。参数φ、φm可直接通过CA胶浆的配合比计算得到，使得CA胶浆黏度的预测值可以通过简单的计算获得。本发明的预测结果具有很好的可靠性。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105404725
【申请号】CN201510731584
【发明人】欧阳剑
【申请人】大连理工大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月2日