纳米SiO2改性水泥沥青砂浆疲劳性能研究
10.19761/j.1000-4637.2025.11.010.06
关键词：
水泥沥青砂浆（CA砂浆）；纳米SiO2；疲劳性能；疲劳寿命；变形
Key words：
Cement asphalt mortar(CA mortar); Nano-SiO2; Fatigue performance; Fatigue life; Deformation
刊期：
2025年第11期
DOI：
10.19761/j.1000-4637.2025.11.010.06
文章编号：
基金项目：
浙江省自然科学基金项目（LY20E080006）；浙大城市学院科研培育基金项目（X-202107）。
作者：
周欣竹1，郑 宁1，吴 熙2，3，*，王炯杰1，2，李路帆2，3，陈松强2，3
单位：
1.浙江工业大学 土木工程学院，浙江 杭州 310032；2.浙大城市学院 土木工程系，浙江 杭州 310015；3.城市基础设施智能化浙江省工程研究中心，浙江 杭州 310015
摘要
摘 要：研究了纳米SiO2在不同温度（0、15、40 ℃）、不同疲劳应力（最大疲劳应力比为0.8、0.9）作用下对水泥沥青砂浆（Cement asphalt mortar，CA砂浆）疲劳强度、疲劳变形、疲劳寿命的影响。结果表明：掺入纳米SiO2可以降低CA砂浆的抗压疲劳变形，有效延缓抗压疲劳变形的发展，提高抗压疲劳寿命；最大疲劳应力比的增加和温度的升高均会加速CA砂浆抗压疲劳变形发展，降低CA砂浆的抗压疲劳寿命；纳米SiO2可以降低CA砂浆疲劳寿命的温度敏感性，有效延缓由温度升高而引起的抗压疲劳损伤加剧趋势。
Abstract: The effects of nano-SiO2 on the fatigue strength, fatigue deformation, and fatigue life of cement asphalt mortar (CA mortar) under different temperatures (0, 15, 40 ℃) and fatigue stresses (maximum fatigue stress ratio of 0.8, 0.9) were studied. The results indicate that the addition of nano-SiO2 can reduce the compressive fatigue deformation of CA mortar, effectively delay the development of compressive fatigue deformation, and improve the compressive fatigue life. The increase of maximum fatigue stress ratio and temperature will accelerate the development of compressive fatigue deformation of CA mortar and reduce its compressive fatigue life. Nano-SiO2 can reduce the temperature sensitivity of CA mortar fatigue life, and effectively delay the exacerbation of compressive fatigue damage caused by temperature rise.
结论
（1）随着温度升高，CA砂浆试件的抗压疲劳稳定加载阶段（第二阶段）变形占比降低，失稳破坏阶段（第三阶段）变形占比增加，塑性变形总量增加，试件抗压疲劳破坏表现出一定的延性破坏特征。
（2）纳米SiO2的掺入可以有效延缓CA砂浆试件抗压疲劳变形的发展，减小抗压疲劳塑性变形，增加抗压疲劳寿命，还可以有效缓解因温度升高而引起的抗压疲劳损伤加剧的情况，从而降低试件抗压疲劳寿命的温度敏感性。
参考文献
[1] 赵磊.高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道结构失效分析与伤损试验研究[D].南京:东南大学,2017.
[2] 元强,向功坤,郑新国,等.CRTSⅡ型板式轨道砂浆充填层服役现状分析[J].铁道学报,2025,47(2):152-159.
[3] 徐浩,张浩东,周双喜,等.环境荷载对CRTSⅠ型CA砂浆抗压强度与弹性模量定量关系的影响[J].铁道标准设计,2024,68(11):60-64,108.
[4] 宁秋娴.无砟轨道层间离缝修复方式对层间传力特性的影响研究[D].成都:西南交通大学,2022.
[5] 张光明.基于粗糙接触理论的双块式无砟轨道层间损伤研究[D].成都:西南交通大学,2022.
[6] 张其勇,韩嫣红,安丽媛.改性纳米二氧化硅对水泥基材料力学性能和耐久性影响的试验研究[J].砖瓦,2023(5):71-74.
[7] 邓友生,张克钦,付云博,等.纳米碳酸钙改性再生混凝土抗压性能研究[J].公路,2023,68(4):319-324.
[8] 彭江柯.纳米SiO2改性高强自密实混凝土路面材料及性能[D].长沙:长沙理工大学,2020.
[9] WANG J F,HE L,WU X,et al.Influence of nanoparticles on age-associated mechanical properties of cement asphalt mortar[J].Construction and Building Materials,2021,301:124033.
[10] 张良.纳米SiO2对CA砂浆材料性能的影响及作用机理研究[D].杭州:浙江大学,2018.
[11] WU X,FAN X L,WANG J F.Temperature sensitivity of mechanical properties of cement asphalt mortar with nanoparticles[J].Advances in Civil Engineering,2020,2020(1):1-14.
[12] 邓友生,张克钦,付云博,等.纳米碳酸钙改性再生混凝土疲劳性能[J].硅酸盐通报,2022,41(12):4254-4262,4281.
[13] 罗素蓉,承少坤,肖建庄,等.纳米改性再生骨料混凝土单轴受压疲劳性能[J].工程力学,2021,38(10):134-144.
[14] 甄治国.疲劳荷载作用下混凝土损伤力学特征试验研究[J].混凝土与水泥制品,2023(6):16-20,25.
[15] 张培,雷冬.疲劳荷载作用下的混凝土变形规律[J].河海大学学报(自然科学版),2015,43(1):34-38.
[16] 赵东拂,高海静,刘禹辰,等.高温后高强混凝土受压疲劳性能研究[J].工程力学,2018,35(8):201-207,229.
[17] 寇佳亮,李孝坤,王华丞,等.高延性混凝土单轴受压疲劳性能试验研究[J].武汉大学学报(工学版),2021,54(4):315-324,345.
[18] 洪锦祥,缪昌文,石杏喜,等.混凝土疲劳变形曲线三阶段的比例关系与应变速率[J].南京理工大学学报,2013,37(1):150-155.
[19] 田华轩,陈徐东,陈晨,等.基于耗散能理论的橡胶自密实混凝土疲劳力学性能研究[J].混凝土与水泥制品,2021(6):19-24.
[20] 王发洲,刘志超.高速铁路板式无碴轨道用CA砂浆的疲劳特性[J].武汉理工大学学报,2008(11):79-81.
引用本文
周欣竹,郑宁,吴熙,等.纳米SiO2改性水泥沥青砂浆疲劳性能研究[J].混凝土与水泥制品,2025(11):10-15.
ZHOU X Z,ZHENG N,WU X,et al.Study on fatigue performance of nano-SiO2 modified cement asphalt mortar[J].China Concrete and Cement Products,2025(11):10-15.
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