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CRTSⅠ型CA砂浆耐久性试验研究

CRTSⅠ型水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)由水泥、乳化沥青、砂、水和多种外加剂等组成[1-3],是一种新型有机-无机复合充填灌浆材料,用于轨道板与混凝土道床之间厚度为40~60 mm的扁平空腔内(长×宽约4 962 mm×2 400 mm),主要起调整、支撑、缓冲、传力和阻裂等作用,是CRTSⅠ型板式无砟轨道的关键材料与结构[4-8]

现场采用挖掘机与装载机清理浮土,产生的弃土运输到指定位置,不得在现场大量堆放,以免影响正常的注浆施工。

CRTSⅠ型板式无砟轨道因具有结构简单、施工与维修方便等优势在我国应用广泛,其关键的充填层CA砂浆也随之用于各种环境,如严寒地区(哈尔滨—齐齐哈尔)、热带沿海地区(海南环岛铁路)等,经受不同严酷环境的考验。在使用前各项指标均符合现有技术条件规定,特别是表征砂浆服役寿命的耐久性指标,采用室内快速冻融法和模拟加速老化法模拟评价,可较好地预测评估CA砂浆的耐久性。

1.建立“双创”融合课程,增加交叉学科比例。按照“充分发挥学科特点、最大程度资源共享、科教研产一体化”的原则,整合综合型大学学科优势资源,集科研、教学及社会优质资源为一体,优化高校综合课程,建立特色综合高素质“双创”人才培养体系,培养高级“双创”人才,从知识、能力、素养三方面入手,真正实现“产、学、研、创”一体。“双创”人才培养鼓励跨专业、跨学科的交叉培养,为学生提供不同专业的优质教学资源。依托强有力的教学条件,打造学科交叉创新创业平台,在学科交叉过程中发现创新创业型的新课题,激发学生的好奇心,进而促使他们对课题深入探索,对于在跨专业合作中培养学生创新思维、提升实践动手能力意义重大。

1 试验概况

1.1 原材料

试验采用原材料为:(1)乳化沥青,CRTSⅠ型砂浆专用阳离子乳化沥青,固体含量60%;(2)干料,CRTSⅠ型砂浆专用干料;(3)胶乳,TD-08聚合物乳液;(4)消泡剂,有机硅类;(5)引气剂,松香类。

1.2 试样成型

根据现场CA砂浆工艺性试验确定的施工配合比,采用砂浆搅拌车,开启电脑控制成型,自动计量各材料,并按设定顺序投入主搅拌机。搅拌工艺为:(1)加水、乳化沥青、胶乳、消泡剂,转速30 r/min;(2)加干料,转速80 r/min;(3)加引气剂,高速搅拌,转速120 r/min,搅拌120 s后低速(30 r/min)搅拌30 s,砂浆制备完成。将新拌砂浆浇筑成型:快速冻融试件(100 mm×100 mm×400 mm)、人工老化试件(40 mm×40 mm×160 mm)和耐酸碱盐试件(Φ50 mm×50 mm),28 d龄期后进行测试。

1.3 试验方法

(1)抗冻性和耐候性参照《客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件》(科技基〔2008〕74号)附录试验方法[6]

(2)耐介质侵蚀试验方法如下:24 h拆模后养护至28 d,擦净试块表面,称重后检查并记录试块外观情况。将试块分别浸入盛有侵蚀液的带盖容器内,对比试块自然养护至相同龄期。浸泡1~3个月,从侵蚀液中取出试块,冲洗干净,擦干表面后观察其外观变化,并测试其抗压强度和质量。评定标准[7]见表1。

强度或质量变化率按式(1)计算:

式中:△R为试块强度,MPa(或质量变化率,%),“+”为增加,“-”为减少;R0为对比试块的强度,MPa(或质量,g);R1为浸泡后试块的强度,MPa(或质量,g)。

各侵蚀液及浓度分别为硫酸溶液H2SO4(0.5%和1.0%)、氢氧化钠溶液NaOH(1%和2%)及硫酸钠溶液Na2SO4(1%和3%),侵蚀油为机油。所有试验均在(20±1)℃下进行。

现代社会已经进入了互联网时代和信息时代,人们的生活已经和互联网与信息技术结合在一起,那么我们的高中化学的课堂教学也应该与时俱进,逐步适应教育现代化发展的新趋势,微课就是在这样的形式下由欧美国家传入我国.微课的特点和具有的教学优势与高中化学课堂教学相结合,在正确应用的前提下提高了学生学习化学的兴趣,提高了高中化学课堂的教学效率,促进了化学课堂教学的有效性.

2 结果与分析

2.1 抗冻性

按照现行暂行技术条件抗冻性试验方法,将4种不同乳化沥青制备的CA砂浆试件进行抗冻性试验,在不同冻融次数时进行测试,结果见图1。

YAN Lei, ZHANG Jian-quan, CHEN Hong-qiong, WU Zhen-zhong

图1表明,CA砂浆随冻融次数增加,1#、2#相对动弹性模量呈逐渐下降趋势,而3#、4#相对动弹性模量呈先下降后增加的趋势,原因在于不同CA砂浆内部孔结构形式与组成分布略有差异,即连通孔和封闭孔组成比例不同。3#、4#试样内部封闭孔比例相对高,表面砂浆冻融剥离掉后,内部砂浆依然密实,造成后期相对动弹性模量反而增加,而1#、2#砂浆试样中连通孔比例相对较高,冻融会逐渐损伤砂浆,其相对动弹性模量逐渐降低。

无机化学中有很多规律,但这些规律又不是绝对性的,体现了矛盾的普遍性和特殊性,这在元素周期律中有充分的反映。例如,钻穿效应和屏蔽效应对原子核外电子的排布的影响(4f、3d轨道先后顺序)。

鉴定高频抗原抗体的主要目的之一是为患者找到匹配的血液。如果输入不相合的血液,若是IgM性质可能引起血管内溶血,急性溶血性输血反应甚至可能危及生命,若是IgG性质且效价不高则可能引起血管外溶血,迟发性溶血性输血反应导致发热和血红蛋白下降[17]。根据输血技术规范规定,对于稀有血型患者,应采用自身输血、同型输血或配合型输血[18],主要有以下3种输血策略。

CA砂浆表层孔隙中的水分经过冻融循环后,原孔隙冻胀变大,吸收的水分逐渐增多,这些孔隙是由沥青网络结构形成。到达冻融循环次数后,取出CA砂浆试块迅速切割后发现,砂浆断面周边一定范围内吸水,而中心部分基本保持干燥,遭受冻融损伤的表面部分形成类似“海绵”的多孔结构,说明砂浆遭受冻融破坏的过程是:砂浆表面吸水→冻胀→表面损伤→水进入内层→表面破坏剥离→内层逐步破坏。因而,无纺布灌注袋代替四周立模施工时,与之接触的砂浆会渗出一定量水,使充填层砂浆表层硬化后密实度提高,降低实际砂浆遭受冻融破坏的风险。

CA砂浆抗冻性与其内部孔结构有关,而孔结构与新拌砂浆中较高的含气量有关,不同含气量对砂浆抗冻性的影响见图2。

鸡红细胞,泸州卫生防疫站提供。RPMI1640培养基,购自Gibco公司;胎牛血清,杭州四季青公司;CCK8试剂盒,碧云天生物技术研究所;瑞氏染液,上海生工公司;苯甲基磺酰氟(PMSF)、十二烷基磺酸钠(SDS)、过硫酸铵、三羟甲基氨基甲烷(Tris)、丙烯酰胺(Arc)、甲叉双丙烯酰胺(Bis)、刀豆蛋白(ConA)和二甲基亚砜(DMSO),美国Sigma公司产品;兔多克隆抗体IL‐2、TNF‐α、β‐actin,辣根过氧化物酶(HRP)标记的二抗,均购自英国Abcam公司。

解出相应的r个特征根,可得到差分方程的通解表达式,再由初始值得到差分方程的特解,即得到所求的概率Pn.

由图2(a)可知,随着含气量的增加,砂浆的抗冻性能提高,但砂浆冻融循环约250次时质量损失较快。

由图2(b)可知,含气量增大,试样内孔数量增加,随着冻融进行,表层孔吸水冻胀后变大,试件吸水量增大,进一步导致封闭孔冻胀成开孔,外界水更易由表及里进入试件内层。一定循环次数后,表层冻胀剥离,表现为试件表面掉渣增多,质量出现损失。虽然增加含气量有助于提高砂浆的抗冻性能,但含气量过高会显著影响砂浆的抗压强度。

表1 沥青类材料评定标准(常温浸泡3个月)

评定项目 强度变化/% 质量变化/% 外观变化耐蚀 >-15 0~2 不明显尚耐蚀 -15~-35 2~5 稍有变化不耐蚀 <-35 >5 裂纹、起泡、严重剥落

图1 不同砂浆试样随冻融次数动弹性模量的变化

图2 不同含气量对砂浆抗冻性的影响

针对CA砂浆的冻融破坏,采用压汞法测试了冻融300次前后CA砂浆内部的孔径分布,其内部孔径分布与累计分布见图3。

由图3可知,CA砂浆硬化体内部的气泡孔径由于冻融循环而变大,冻融前孔径40 μm的气孔最多,300次冻融后孔径160 μm的气孔最多。其破坏原因与混凝土的冻融破坏类似,是受冻融循环中冰晶压力反复作用所致。

大部分无刷电机的直流电动机采用的传感器为霍尔传感器,该类型电机的结构简单,性能稳定,成本较低,因此得到了广泛的应用。但同时缺点也很明显,霍尔传感器的精度偏低,而且单个传感器在使用安全上也有一定隐患,如果单个霍尔元器件坏掉整个电机就无法正常使用[1]。因此,为获得较高的控制精度与精确的信息反馈,某些电机在尾部加上一个非接触式磁旋转编码器。该编码器可提供12位的分辨率,工作速度快,抗污染能力强,防护等级可达IP68。这样既提高了控制精度,又防止在某个传感器出问题时电机无法正常使用,大大提高了电机使用的可靠性。

在实际工程中,通过引气剂导入微小气泡、消泡剂消除搅拌产生的大气泡、聚合物乳液改性等措施,可降低CA砂浆渗透性、减少干燥收缩、缓和冰晶压力,最终能有效改善其抗冻性,满足服役要求。

2.2 耐候性

CA砂浆的耐候性主要表征其抵抗自然界气候环境中光-热-氧-水的侵蚀与老化。但CA砂浆中沥青的老化过程不同于公路热拌沥青混合料,其制备无高温热拌过程,因此轻质油分的挥发损失已不是沥青老化的主要因素,而大气中的光-热-氧-水因素是CA砂浆服役期间老化的主要原因。采用老化试验机对CA砂浆进行耐候性测试,试验结果见图4。

从图4可知,经过500 h耐候试验,砂浆抗压强度、抗折强度以及折压比基本不下降,CA砂浆耐候性良好。

2.3 耐化学介质侵蚀

板式轨道结构中的砂浆垫层在服役过程中边缘部分与外界环境接触,特别是支模施工的砂浆在拆模后边缘部分完全暴露于外部环境中,受到环境中介质的侵蚀作用,如大气中酸雨的酸性侵蚀、机车行使过程中带来的油性侵蚀等。通过4种介质(酸、碱、盐、油)浸泡砂浆试样至一定龄期,以试样强度和质量变化考察砂浆对侵蚀介质的抵抗能力。

2.3.1 耐酸性

模拟酸雨溶液采用蒸馏水稀释浓H2SO4配制而成,浓度分别取0.5%和1.0%。酸性腐蚀后CA砂浆抗压强度与质量变化见图5。

图3 CA砂浆冻融前后孔径分布及累计分布

图4 耐候试验结果

图5酸性腐蚀后CA砂浆抗压强度与质量变化

图5 表明,随着侵蚀时间的延长,CA砂浆的强度降低,而质量增加;酸性侵蚀溶液浓度的增加,CA砂浆的强度和质量均降低,但3个月溶液侵蚀后的强度仍然大于技术标准规定的1.8 MPa。

酸性介质侵蚀后强度下降的主要原因在于酸侵蚀了砂浆水泥水化产物中的碱性结构;经过硫酸侵蚀后的CA砂浆质量增加,其原因主要由CA砂浆的多孔结构吸水引起。

2.3.2 耐碱性

铁路在穿越碱性环境地区时,CA砂浆会遭受侵蚀。选取1.0%和2.0%浓度的NaOH溶液模拟碱性侵蚀介质。碱性腐蚀后CA砂浆抗压强度与质量变化见图6。

由图6可知,碱性侵蚀介质并不降低CA砂浆的强度与质量,碱性介质浓度对砂浆影响不明显。

开阔自己的视野,丰富自己的阅历,除了如上介绍的亲身实践之外,另一个角度就是读书,作为一名初中青年数学教师,可以先从下列几本书开始自己走上工作岗位后的阅读史:《在书房与教室间穿行的教研人生(裴光亚著)》、《感悟初中数学之道(苑建广著)》、《生长数学:卜以楼初中数学教学主张(卜以楼著)》,通过阅读以上三本著作可以感受“大家”的成长之路,甚至可以“穿越”回他们当年的“青椒岁月”,对自己的专业成长之路具有很好的指引作用;除此之外还可以阅读一些专业性更强的经典书籍,比如《古今数学思想》、《怎样解题》等,正所谓当你读完一本经典著作的时候,不仅仅是走进了数学的殿堂,而是将你指引向了更高的知识的山峰.

与酸性介质侵蚀后CA砂浆质量增加原理类似,其原因主要由CA砂浆多孔结构吸水引起。

2.3.3 耐盐性

耐盐性模拟采用硫酸钠溶液浸泡,依据CA砂浆强度和质量变化,对CA砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能进行评价。CA砂浆耐硫酸盐腐蚀强度与质量变化见图7。

图6 碱性腐蚀后CA砂浆抗压强度与质量变化

图7 CA砂浆耐硫酸盐腐蚀强度与质量变化

由图7可知,硫酸钠能降低CA砂浆的强度,但幅度不明显;随着硫酸钠溶液浓度的增加,CA砂浆的强度略降低。

CA砂浆质量随着侵蚀龄期的增加而增加,而受溶液浓度的影响不明显,其质量增加的原因主要由CA砂浆多孔结构吸水引起。

2.3.4 耐油性

通过比较CA砂浆在机油中浸泡后强度和质量的变化率来表征其抗油侵蚀的能力(见图8)。

由图8可知,机油能明显侵蚀CA砂浆,降低其强度和质量。随时间增加,CA砂浆经过机油侵蚀后强度和质量损失率增大。

从上述耐化学介质侵蚀研究结果可知,CA砂浆能够抵抗酸、碱、盐和油4种常见介质的腐蚀,在3个月侵蚀后,CA砂浆强度仍然满足指标要求;从质量变化和强度变化综合结果表明CA砂浆属于耐蚀等级。

图8 CA砂浆耐油侵蚀强度与质量变化

3 结论

(1)随冻融次数增加,CA砂浆相对动弹性模量呈现逐渐下降趋势,并随着新拌砂浆含气量增加,其抗冻性能提高,但砂浆冻融循环约250次前后质量增加和损失较快。

(2)经过500 h耐候循环后,CA砂浆抗压强度、抗折强度以及折压比均基本不下降,耐候性良好。

(3)CA砂浆具有较好的耐化学介质侵蚀性能,经酸、碱、盐和油模拟溶液浸泡3个月,砂浆试件依然具有良好的力学性能。

权重分配的合理与否将直接影响到评价结果的准确性[5]。根据评价指标对普查工作战略目标的重要性应分别赋予不同的权重。采用AHP法[6],通过一致性检验的即为该权重;未通过一致性检验的指标反馈给专家,重新进行两两对比,直到所有的指标的权重都通过一致性检验。最后将所有专家得出的权重求权重算术平均值,得出的指标体系的权重的结果见表1。

参考文献

[1] 王涛. 高速铁路板式无砟轨道CA砂浆的研究与应用[D]. 武汉:武汉理工大学,2008.

[2] 王涛,贾恒琼,李洪刚. CRTSⅠ型水泥乳化沥青砂浆流变性能[J]. 土木工程与管理学报,2018,35(1):48-53.

[3] 王涛. 硫铝水泥和胶乳对水泥乳化沥青砂浆低温硬化性能的影响[J]. 土木建筑与环境工程,2017,39(4):134-140.

[4] 石现峰,李建斌. 温度对板式无砟轨道结构的影响分析[J]. 铁道工程学报,2008(5):30-45.

[5] 王继军,尤瑞林,王梦,等. 单元板式无砟轨道结构轨道板温度翘曲变形研究[J]. 中国铁道科学,2010,31(3):9-14.

[6] 铁道部科技司. 客运专线铁路CRTSⅠ型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件:科技基〔2008〕74号[S].

[7] 张信鹏,王德森. 耐腐蚀混凝土[M]. 北京:化学工业出版社,1989.

[8] 吕关仁,张立峰,景晓斐. CRTSⅠ型板式无砟轨道连续梁桥上无缝线路钢轨附加应力变化规律[J].中国铁路,2015(2):42-45.

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