摘 要

在我国各地，有许多世界级的大型水利水电工程处于施工或维护阶段，有一些地方地势复杂，地形不利于传统建材施工。这些大型水利枢纽工程中有很多属于土石坝工程，对抗压性、防渗性和耐久性有比较严格的要求，急需一种拥有良好耐久性、抗压性、防渗性的水工乳化沥青水泥混凝土。

在本文中，我们将使用一些增韧手段，如加入沥青、纤维等，来制备纤维增韧水泥乳化沥青混凝土，并对其进行基础性能试验，基于马歇尔试验方法，研究其最佳配合比，进行各种基础性能相关数据的测试，如稳定度、流值、抗压弹性模量、间接劈裂强度等，并分析其粘弹性与增韧性能关联，以及它和乳化沥青水泥混凝土与常见水工材料---水泥混凝土、沥青混凝土的基本性能差异。

最终的试验结果表明，当水泥掺量保持不变时，混凝土的抗压强度会随着乳化沥青用量的增加而减小，此时若乳化沥青用量增大，则混凝土的抗压弹性模量减小；当使用相同数量的乳化沥青，水泥含量的增加可提高混凝土的抗压弹性模量，和抗压强度的变化规律相同。当乳化沥青含量固定时，干缩率的变化规律是，随着水泥含量增加，收缩率有着明显的降低。在应力不变的情况下，水泥用量5%，沥青用量6%时，CEAC疲劳寿命最长；当应力和配比完全相同时，组合结构疲劳寿命低于单层CEAC寿命。

关键词：乳化沥青水泥混凝土 纤维增韧 马歇尔试验 基本配合比 强度 模量 干缩率 疲劳性

ABSTRACT

In our country, there are many world-class large-scale water conservancy and hydropower projects in construction or maintenance stage, there are some places complicated topography, topography is not conducive to the construction of traditional building materials. The large water conservancy project in many belonging to the earth rock dam, anti pressure, anti permeability and durability have more stringent requirements, need a good durability, compressive strength, impermeability of hydraulic cement emulsified asphalt concrete.

In this paper, we will use some toughening methods, such as adding asphalt, fiber, preparation of fiber reinforced cement emulsified asphalt concrete, and based on the performance test, Marshall test method based on the study of the best mix of various relevant data based performance test, such as stability, flow value, compressive strength elastic modulus, indirect tensile strength, and the analysis of the viscoelastic and toughening properties, and its basic performance and cement concrete, emulsified asphalt cement concrete and common hydraulic material of asphalt concrete difference.

The result shows that when the cement content is kept constant, the compressive strength of concrete decreases with the increase of the amount of emulsified asphalt, if the asphalt content increases, reduce the compressive elastic modulus of concrete of emulsified asphalt; when using the same amount of increase of water content of mud can improve the compressive elastic modulus of concrete. The change rule and the compressive strength of the same. When the fixed content of asphalt, variation of dry shrinkage, with the increase of cement content, the shrinkage rate is significantly reduced. Under the condition of constant stress, the fatigue life of CEAC is the longest when the amount of cement is 5% and the dosage of asphalt is 6%. When the stress and ratio are exactly the same, the fatigue life of composite structure is lower than that of monolayer CEAC.

Key word ：Emulsified asphalt concrete fibre toughening Marshall test Basic mixture ratio Strength modulus shrinkage Fatigue

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 研究现状及其存在的问题 1

1.3 乳化沥青水泥特性简介 2

1.4 研究内容 2

第二章 R-CEAC组成与结构特点 3

2.1 聚合物改性水泥基复合材料及其结构模型 3

2.2 R-CEAC的结构 5

第三章 基本配合比设计 9

3.1 原材料及性能指标 9

3.2 集料级配设计 11

3.3 配合比设计试验方法 13

第四章 强度与模量 17

4.1 强度试验 17

4.2 模量试验 19

第五章 干缩实验 21

第六章 路面组合疲劳试验 24

6.1 试件成型与制作 24

6.2 测试设备与试验步骤 24

6.3 试验结果与分析 27

第七章 结论与展望 28

7.1 结论 28

7.2 展望 29

参考文献 30

致谢 33

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

我国的工程建设持续处于飞速发展阶段，发展势头有增无减。自改革开放以来，我国对于大坝的建筑水平有着突飞猛进的提高，很多水利水电工程的建设规模已经达到了世界第一的水平，其中最为著名的为位于湖北省宜昌市、距离葛洲坝三十八公里的全世界最大的水力发电工程——三峡大坝。目前，我国在各地均有世界级的大型水利水电工程处于施工状态，也有一些以往修建的水利水电工程，如白鹤滩大坝等，到了需要维护的阶段。我国的水利水电工程以土石坝工程为主，根据统计，其占我国大坝总数已达到了93%。这种大坝地基覆盖层深，同时拥有很深的防渗层，还有很大的墙体受力。在我国西南等地区，有一些地方地势复杂，地形不利于传统建材施工。在传统的建筑材料中，塑性混凝土有很多的缺点，它的抗压强度、防渗性和耐久性都达不到令我们满意的程度，因此，对强度高、抗渗性好的混凝土的需求日益增加。建材是土木工程建筑的基础，土木工程建筑的技术水平直接受到建筑材料技术水平的影响^[1]，其设计施工方法均与材料密切相关，因此，建筑材料相关技术的提升，是土木工程建筑技术提升的核心内容之一，只有建材问题取得了突破性的进展，土木工程建筑技术才会突飞猛进。从造价来看，与材料有关的费用也占到了整体的百分之五十。建筑材料的种类繁多，分类方法多样，土木工程材料一般分为无机材料、有机材料、无机有机复合材料等，但这些材料当中有实用价值的并不多，能达到我们要求的更少。

对于建筑材料技术水平的追求，这不止对于我国的研究人员来说是一项重要的研究项目，对于西方发达国家的研究人员来说也是如此。在我们查阅外文资料时会发现，近年来，有关减少能源消耗、减少二氧化碳排放和管理废物的环境问题日益明确，并在全球引起越来越多的关注。道路材料和路面工程最重要的趋势之一是在道路施工中使用冷沥青混合料。虽然国外的研究者研究的方向和我们有所差异，但是大家所追求的共同点都很明确：找到一种能满足我们对强度、抗渗性、耐久性以及环保方面要求的新型材料。

1.2 研究现状及其存在的问题

在过去，当我们在建设类似于海岸工程、大坝工程等水利水电工程时，所使用的基础防渗墙的材料一般普通混凝土，且拥有较高弹性模量。它被广泛应用到各个工程领域当中，成为我们建设的中坚力量，但也存在一些多年来不曾解决的问题，例如造价高、用量大、容易变形、弹性模量大、极限应变小、防渗效果低等等。有一种柔性材料叫做塑性混凝土，现在已被广泛应用于各个建筑中。它的水泥用量较低，其中掺有大量的粘土和膨润土等，其他材料和普通混凝土一样^[2]。之所以称它为柔性材料，是因为其拥有两千以下的弹性模量，具有很好的软地基适应性。塑性混凝土为了提高抗渗能力，降低了弹性模量，成功解决了使用普通混凝土时出现的防渗墙的问题。但它的耐久性能较差，这瑕疵无法得到有效改善，因此这种材料还未能达到我们对新型材料的要求。

1.3 乳化沥青水泥特性简介

水工乳化沥青水泥混凝土是一种面向水工结构的新型复合材料。沥青是一种极其复杂的混合物，由高分子碳氢化合物及其非金属衍生物组成^[3]，属于有机胶凝材料，按其产源可不同可分为地沥青和焦油沥青等。这种材料从五千多年前就开始被人类应用，古埃及人留下的使用沥青的工程到现在仍然保有其作用，这种材料有着充分的耐久性，从古遗迹中持续作用到现在，其效果历经千年仍未消散。它作为这种新型材料的主要增韧部分，兼具柔韧、抗侵蚀、可压缩等性能，通过改变配合比等方法，便可以制作成为不同模量的沥青混凝土。