1. 研究目的与意义
| 研究背景：日本是世界上对乳化沥青砂浆研究最早的国家，从上世纪60年代开始，日本结合新干线建设需求和自身环境特点对乳化沥青砂浆的工作性能、常规力学性能、施工工艺、耐久性和耐候性等进行了研究，并提出了相关技术指标。乳化沥青砂浆在我国已有近10年的使用历史，相关的理论研究也渐趋成熟。国内相关专家根据乳化沥青砂浆在实际工程中的应用情况，对乳化沥青砂浆的物理化学性能进行了大量研究，如吸水性、流变性、膨胀性、抗冻性等，通过进行不同配比的对比试验，探明各组分对乳化沥青砂浆物理性能的影响程度，确定理想的乳化沥青砂浆配合比。但国内外关于乳化沥青砂浆力学性能的研究缺乏对于湿循环因素的探讨，而乳化沥青砂浆长期暴露于自然环境条件下，风雨日晒的循环作用必然对其力学性能造成一定损失。水泥乳化沥青砂浆的修补除了需要性能优异的修补材料外，还要与基体材料具有良好的匹配性，其中力学性能匹配是非常重要的方面．这是因为修补后两者组成整体共同服役，力学性能如不匹配会使两者受到荷载时变形不一致，容易产生应力集中及修补失效．在水泥混凝土修补领域，已有学者开展了基体混凝土与修补材料间的匹配性研究．由于界面粘接失效是修补后最常见的破坏形式，并且混凝土结构中修补区域多处于受拉区域，因此，有学者采用四点弯曲试验测试修补材料与基体混凝土间的粘接强度，并对失效模式进行分类．水泥乳化沥青砂浆在材料组成与性能、受力形式上与混凝土材料有着较大的区别，它的抗弯强度要远小于混凝土材料，在加载过程中可能出现基体提前失效的问题，能否采用评估混凝土材料匹配性的方法还有待验证．此外，水泥乳化沥青砂浆更多是受到列车荷载的纵向冲击作用，需要针对性地开发符合其受力特点的评价方法。 目的及意义：沥青混凝土修补砂浆通常为聚合物改性砂浆，用于沥青混凝土表面大面积修复，包括因磨损、冻融破坏、化学腐蚀、车辆碾压、重型机械等原因产生的孔洞、蜂窝、麻面、保护层破坏等缺陷；乳化沥青作为水性材料，具有防水防腐功能，掺加到沥青混凝土修补砂浆中，可改善修补砂浆的柔韧性、防水性、施工性、抗裂性，提高修补砂浆的物理性能。
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2. 研究内容和预期目标
主要研究内容
1.原材料的分析：乳化沥青是指将热沥青，通过乳化剂分散到水中（水包油），或将水分散到沥青中（油包水），形成的一种暂时稳定的乳液。沥青与水通过乳化剂形成乳液，在常温下具有较好的流动性，易于使用。测定乳化沥青残留物（蒸干水后的剩余沥青）性能与测试其他沥青类似。水泥选用的是po52.5普通硅酸盐水泥，其早期强度较高，后期强度比较稳定，需水量较低，和易性比较好，与砂浆外加剂适应性好。乳化沥青在使用时，可以在温度不高的条件下直接与集料、水泥混合，铺在路面上（微表处）。待水挥发后乳化沥青中的沥青再次团聚，将集料包裹住，形成稳定的路面结构。利用激光粒度测试仪，来确定沥青的粒径，通过测定乳化沥青的含水量，来研究乳化沥青与水泥的水化过程和机理。
2.乳化沥青对修补砂浆宏观性能的影响：为了研究乳化沥青对修补砂浆宏观性能的影响规律，我们选取七个配比，按照gb/t 38990—2020《道路用水性环氧树脂乳化沥青混合料》制成混料，再将制成的混料进行装模，放在20℃的养护箱内养护7天，14天，28天后，进行抗拉强度，抗压强度测试。水泥乳化沥青砂浆抗压强度、抗折强度试验按照gb/t17671—1999《水泥胶砂强度检验方法（iso 法）》进行。此外再横向对比，选取分别掺加阴离子水性沥青与阳离子水性沥青的试块进行试验对比。通过上述试验，得出一个力学性能较好的配比。在乳化沥青与水泥砂浆混合后，达到施工流动性的水将会减少，这是由于乳化沥青的加入，在乳化沥青中充当溶剂的那部分水分也发挥湿润砂浆的作用。
3. 研究的方法与步骤
1、原料物相分析的研究方案
乳化沥青中的水分含量测试：选取一个不锈钢小盆，用自来水冲洗干净，放到烘箱中 150 ℃烘 30 min。取出小盆称取质量为m1，然后倒入乳化沥青称取总质量为m2，再次放入烘 箱中烘烤1h 后取出，称量总质量为m3，则乳化沥青中的含水量 M=(m2-m3)/(m2-m1)×100%。
乳化沥青的粒径分布测试：运用激光粒度测试仪，进行粒度测试
乳化沥青的其他性质测定：测定筛余物，蒸发残留物的针入度( 25 ℃ , 100g），溶解度（三氯乙烯），延度（15℃）。
普通硅酸盐水泥：依据标准测定化学组成，水化热，抗折强度，抗拉强度和凝结时间
2、A/C比对乳化沥青修补砂浆宏观影响的研究方案
先确定胶砂比为0.5，选择52.5普通硅酸盐水泥；保持乳化沥青和环氧树脂比例为1：1，选择乳化沥青、环氧树脂、水作为乳化沥青修补砂浆组成变量；选择普通硅酸盐水泥、石子、石英砂作为固定变量。 制备砂浆采取JC∕T 2381-2016 《修补砂浆》标准
| 原料 掺量（g） | 试件1 | 试件2 | 试件3 | 试件4 | 试件5 | 试件6 | 试件7 |
| 普通硅酸盐水泥 | 600 | 600 | 600 | 600 | 600 | 600 | 600 |
| 石子 | 900 | 900 | 900 | 900 | 900 | 900 | 900 |
| 石英砂 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 | 300 |
| 环氧树脂 | 0 | 50 | 100 | 125 | 150 | 175 | 187.5 |
| 乳化沥青 | 0 | 50 | 100 | 125 | 150 | 175 | 187.5 |
| 水 | 375 | 275 | 175 | 125 | 75 | 25 | 0 |
将混料倒入40mm×40mm×160mm的试件中装模，分别在养护箱中养护7天，14天，28天，控制养护温度为20℃，达到龄期后对其抗拉抗压强度进行测试，并将所得数据进行图表处理，进行纵向对比。
3、乳化沥青种类对乳化沥青修补砂浆宏观影响的研究方案
选取水性阴离子沥青和水性阳离子沥青作为变量，进行横向对比，重复上述操作，继续进行实验。
| 原料 掺量（g） | 试件1 | 试件2 |
| 普通硅酸盐水泥 | 600 | 600 |
| 石子 | 900 | 900 |
| 石英砂 | 300 | 300 |
| 环氧树脂 | 100 | 100 |
| 水性阴离子沥青 | 100 | 0 |
| 水性阳离子沥青 | 0 | 100 |
| 水 | 175 | 175 |
4、A/C比对乳化沥青修补砂浆微观影响的研究方案
水泥净浆XRD测试：选取不同的A/C比，制成试块，等到龄期将其磨成粉末，进行物相分析，观察水泥水化产物
测定沥青砂浆水化热：保持胶砂比固定，改变A/C比，运用水化热仪器，分别量取 20 ml 砂浆，置于水化热仪器内，测试砂浆的热量变化。
将制备好的水泥净浆密封进行标准养护，待样品达到龄期后取出，小心敲碎后浸入无水乙醇并多次更换，终止水泥水化，取出后用三氯乙烯浸泡至沥青完全溶解，放入40℃的真空干燥箱烘干至恒重，取出后用玛瑙研钵磨细，过80μm筛，用于TG试验。
超声波试验：采用非金属超声检测分析仪进行试验，在测试的试块点上涂抹适量的凡士林，将仪器的数据采集头放在测试点上读取超声波速并记录。
5、乳化沥青对砂浆混合料加水量影响的研究方案
保持胶砂比不变，测定乳化沥青改性砂浆混合后，当达到施工流动性时，砂浆和乳化沥青中各自的需水量的变化。
通过测得乳化沥青中的含水量，与总加水量和外加水量进行对比，绘制曲线，来得出加水量的变化趋势图。
4. 参考文献
[1] 李炜, 朱文婷，施宇磊，等. 阳离子乳化沥青对水泥水化及ca砂浆性能的影响[j]. 混凝土与水泥制品，2020，(12):1-5.
[2] 李朝元, 刘赞群, 陈娟, 等. 水泥-乳化沥青-橡胶颗粒砂浆拉伸性能研究[j]. 硅酸盐通报，2020,39(8):2549-2556.
[3] 潘硕. 乳化沥青粉对水泥基材料性能影响研究[d].北京：北京建筑大学, 2020.
5. 计划与进度安排
第一阶段（第1～2周）：3月1日～3月14日
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