湖北水利水电职业技术学院08建筑系顶岗实习报告.doc

顶岗实习报告

实习单位： 南汇县水泥有限公司

姓 名： 寧缺勿濫
学 号： 爱 倩
专 业： 。。
班 级：
实习岗位：
实习单位
指导教师： 黑山老妖
实习日期： 至

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年 月 日

湖北水利水电职业技术学院顶岗实习报告

目 录
1 绪论 1
1.1 CA砂浆概述 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 选题背景及研究内容 4
1.3.1 选题背景 4
1.3.2 研究内容 5
2 原材料及试验方法 6
2.1 原材料 6
2.1.1 乳化沥青 6
2.1.2 水泥 9
2.1.3 细集料 10
2.1.4 外加剂 10
2.2 试验方法 10
2.2.1 沥青乳液吸附性测定 10
2.2.2 水泥沥青颗粒分析 11
2.2.3 CA砂浆的电阻率测定 12
2.3.4 CA砂浆的水化热测定 14
3 分析与讨论 14
3.1 水泥与沥青乳液颗粒的相互作用研究 15
3.1.1 沥青用量对水泥-沥青乳液体系颗粒粒径的影响规律 .16
3.1.2 沥青乳液种类对水泥-沥青乳液体系颗粒粒径的影响规律 .17
3.1.3 水泥对不同沥青乳液颗粒的吸附规律 .20
3.2 CA砂浆的电阻率测定 .27
3.3 CA砂浆的水化热测定 .33
4 结论 40
参考文献 43
致 谢 15
II
湖北水利水电职业技术学院毕业设计报告
1 绪论
1.1 CA砂浆概述
根据铁道部“十一五”规划，到2010年，中国将建设客运专线7000公里，初步形成以客运专线卫骨干，连接全国主要大中城市的快速客运网络。世界高速铁路的发展证实，高速铁路基础工程如果使用常规的轨道系统，道碴粉化严重，线路维修频繁，安全性、舒适性、经济性相对较差。无碴轨道是高速铁路工程技术的发展方向。目前已在日本、德国等发达国家的高速铁路、地铁、轻轨等工程中得到了广泛应用，并且已成为我国高速客运专线设计的主型轨道结构之一。
板式无碴轨道在混凝土底座和轨道板之间，有一缓冲填充垫层,它既具有一定的弹性，又具有一定的强度。由于水泥砂浆强度足够高，但弹性不足，而沥青弹性好，但强度低，受温度影响大，因此采用了将二者结合的水泥沥青砂浆。一般采用水泥(Cement )、沥青乳液(Asphalt Emulsion)、砂及各种掺和料混合而成，通称CA 砂浆。
CA砂浆的制备与灌注技术是板式轨道的关键技术之一，目前仅被日本、德国等少数国家所掌握。CA砂浆是由水泥、沥青乳液、砂和减水剂、引气剂、膨胀剂等多种外加剂组成，经水泥水化硬化和乳化沥青破乳成膜胶结而成的一种有机无机复合材料。与橡胶和树脂材料相比，CA砂浆综合利用了水泥砂浆强度高、耐久与沥青材料弹性好的优点，具有方便施工、与轨道板底面接触好、便于调整轨道施工误差、性价比高等优点，因此成为现代板式轨道必不可少的、集承载与弹性减振结构功能一体化材料。CA砂浆的主要性能指标见表1-1。
表1-1 CA砂浆的主要性能指标[1]
序号
项目
指标
1
抗压强度/MPa
1d
>0.1
7d
>0.7
28d
1.8~2.5
2
弹性模量/MPa
100~300
3
砂浆温度/℃
5~30
4
流动度/s
16~26
5
可工作时间/min
>30
6
含气量/%
8~12
7
单位容积质量/(kg/L)
>1.3
8
膨胀率/%
1~3
9
材料分离度/%
<3
10
泛浆率/%
0
11
抗冻性
300 次冻融循环试验后,相对动弹模量不得小于60 %，质量损失率不得大于5 %
12
耐候性
外观无异常, 相对抗折强度不低于100 %

1.2 国内外研究现状
无碴轨道由于结构高度低、维修保养工作量少、高速行驶时不存在道碴飞溅的现象、稳定性好、适用性强、耐久性强和少维修、使用寿命延长、轨道横向阻力大等特点，从而允许线路进一步提速及使用摆式列车技术等优点，在日本、德国、英国等国得到较广泛应用，特别是在隧道内及高架桥上取得良好的效果[2、3]。
目前著名的无碴轨道结构有以德国为代表的轨枕式轨道结构和以日本为代表的板式轨道结构两大类。
无碴轨道在德国发展迅猛，从1996年开始，DB一直在Karlsruhe进行试验线路运营，这条线路包括7种不同的无碴轨道形式。主要采用沥青支撑层。
日本国铁自1965年开始研究少维修为目的的板式无碴轨道经过全国新干线高速铁路上的几处试铺，1970年在山阳新干线初次大量施工取得成功。在研究中作为板式无碴轨道结构的关键技术——弹性调整层材料CA砂浆得到了广泛应用。经过30多年的试验研究和试铺，日本铁路积累了丰富的实践经验，近年来又根据其不同的使用条件，如：温暖地区、寒冷地区、海岸线、减振区段、现场修补等，开发出各种不同的CA砂浆配方和填充材料，并提出了相应的性能试验方法、施工工艺等，为板式轨道结构在日本新干线的全面推广应用打下了坚实的技术基础。至今日本CA砂浆的使用量达到了约40万平方米以上，铺设的轨道达2500多公里。
日本板式轨道CA砂浆的开发历程可概述为以下几个阶段，即：温暖地区用的CA砂浆——寒冷地区用的CA砂浆——现场修补用的CA砂浆[4]。
初期开发的CA砂浆，经现场试铺后，在山阳新干线、武藏野线、湖西线等较温暖的地区大量推广应用，达到了填充调整轨道板与底座间隙、提供一定的轨道弹性的预期效果。但随着板式轨道结构在全国范围内的推广应用，特别是在东北上越新干线等寒冷和积雪地区，这种填充材料的抗冻害性问题逐渐暴露出来，为此，日本铁道技术研究所针对性地进行了CA砂浆的材质改良的试验研究工作，材质改良的试验研究工作包括：掺入消泡剂和AE剂并进行高速搅拌等技术，使砂浆产生适量的微小的独立气泡，使其达到了提高抗冻性的目的；采用超快硬性水泥，改善了在寒冷季节中施工的耐初期冻害性；掺入P乳剂和玻璃纤维，改善其抗裂性，提高其抗冻性。作为研究成果，寒冷地区用的CA砂浆在1978年研究成功，并在新干线和其它既有线上的大量应用。
板式轨道在日本推广应用的过程中，尽管进行了强度特征、耐久性等方面的系统研究，但由于施工、荷载和气候等因素的影响，CA砂浆层不可避免会产生伤损，其中少量发展到了需要修补的程度。这其中主要发生在处于长钢轨伸缩调节器两侧的凸形挡台与轨道板之间的CA砂浆填充层，据日本对上越新干线的CA砂浆伤损调整资料，其伤损率达到了7.6%，其损伤形式为砂浆层压溃、缝隙等。分析其产生伤损的原因主要是钢轨纵向力的影响，表1-2，表1-3所列分别为CA砂浆的伤损与长钢轨铺设时间、扣件扭矩的关系。
表1-2 长钢轨铺设后历经的时间与CA砂浆压坏的关系
时间
长度(km)
压坏数(个)
每km的压坏个数(个)
平均7个月
48.3
563
11.7
平均1年2个月
76.7
1910
24.9
平均2年8个月
38.5
3546
92.1

表1-3 不同工区CA砂浆的伤损情况
工区
A
B
C
D
扣件扭矩M
519
629
727
793
损伤率（%）
4.3
5.1
6.5
9.8
表1-1，表1-2中可以看到，铺设长钢轨的时间越长、扣件扭矩越大、CA砂浆的损伤率越高。
为此，日本铁路开始进行CA砂浆现场修补材料的研究，初期的现场修补主要采用树脂材料，即将伤损部分凿除，用强度、弹性较好的树脂材料填充修补，但由于树脂材料费用昂贵，推广应用有困难，因此开发较树脂材料价格低廉的修补材料成了新的研究课题。日野土木试验所通过在CA砂浆中掺入玻璃纤维、聚合物等材料，进行了大量室内性能试验与现场试铺，达到了价格较低廉、列车间隔时间内施工、修补用CA砂浆与混凝土的粘结性能、抗冻性能优良等的预期效果，并大量推广应用。
中国在发展高速铁路及快速客运专线过程中，也应积极摸索和研究采用无碴轨道技术。早在1967年就针对新型轨下基础——沥青道床的研究开展了乳化沥青水泥砂浆的研究，铁科院铁建所沥青道床课题组的研究过程中，对乳化沥青水泥砂浆进行了大量的试验工作，80年代初，相继在车站、隧道、圬工桥以及有特殊要求（如轨道衡基础等）的专用线上试铺了沥青道床，使用效果良好，达到了减少线路维修工作量的目的。课题组还在部级科研项目“大瑶山隧道轨下基础的研究”研究成果中，提出了乳化沥青水泥砂浆的性能试验方法与施工工艺要求。但这些主要是针对沥青道床进行的乳化沥青水泥砂浆的研究，与目前广泛采用的板式无碴轨道用的灌浆CA砂浆材料不同，如：砂浆的分层度指标、砂浆的可工作时间、弹性性能、砂浆性能的试验方法、试验仪器设备、施工工艺等。在秦沈客运专线桥上铺设的无碴轨道选用长枕埋人式和板式轨道[5-8]，并自主开发了CAM和无级调整垫板等关键技术，成功地在3座特大桥上总长约2km实现无碴轨道，其中沙河采用长枕埋人式无碴轨道结构，在狗河、双河桥上采用板式无碴轨道结构。试验表明：轨道各项动力参数均在安全控制范围内，轨道结构强度及轨道横向稳定性具有相当的安全储备。轨道的平顺性较好，即随着试验列车速度的提高，无碴轨道区段各项动力参数的变化不大，动力附加荷载较小。特别是板式轨道由于工业化水平高、性能稳定、施工方便、养护维修机具简单;其中CAM具有价格便宜、便于道床板与底座之内的填充、耐久性能好的特点。是一种很有发展前途、值得推广的轨道结构。

1.3 选题背景及研究内容
1.3.1 选题背景
CA砂浆综合利用了水泥砂浆强度高、耐久与沥青材料弹性好的优点，但是其性能绝非水泥与沥青材料性质的简单叠加，而是各组分之间相互作用、相互影响的结果。此前还没有该类材料的胶结硬化机理与结构形成过程的系统研究报道，虽然有关于在水泥砂浆中掺加乳化沥青的研究报道，但是其中乳化沥青固含量仅占水泥用量的5%~10%，其硬结过程以水泥水化硬化为主。而CA砂浆中水泥与乳化沥青固含量基本相当，水泥在沥青乳液构筑的环境中水化，显然，CA砂浆的胶结硬化机制与乳化沥青改性水泥砂浆材料不同。铁道科学研究院、中铁三局单位、株州新材料公司较早开始进行了CA砂浆的配方研究，2002年在秦沈客运专线板式轨道试验段进行了应用，但是由于缺乏对CA砂浆的胶结硬化过程及其结构演变规律的深入系统研究，在材料制备上缺乏理论依据，使得产品性能与日本、德国等发达国家相比还有较大的差距，这突出表现在产品的均质性、体积稳定性、抗冻性、吸振能力及其持久性方面。
CA砂浆的胶结硬化机理非常复杂，水泥水化硬化与沥青破乳成膜过程交织在一起，它们相互影响，相互制约。在该类材料的胶结硬化过程中，水泥水化受到乳化沥青破乳成膜的制约，而由于水泥水化粒子的存在也会加速乳化沥青破乳成膜过程。因此，水泥与沥青乳液的用量，水泥品种与沥青乳液品种，水泥水化速度与沥青破乳速度的均应相互匹配。例如，若沥青乳液用量过多，不仅会使材料分离度增大，而且还会造成砂浆中自由沥青过多、材料耐侯性变差的问题；若沥青破乳速度过快，沥青膜包裹着水泥颗粒，将会影响水泥水化进程，降低砂浆早期强度。受两者相互作用之影响，减水剂、引气剂、膨胀剂的作用机理及其作用效果变得更为复杂和难以控制，例如萘系高效减水剂对于阳离子和阴离子乳化沥青的适应性显然各不相同；由于砂浆的强度较低，因此常用的膨胀剂技术对CA砂浆的适用性还需进行研究。此外，有报道表明，沥青中的某些物质如环己烷酸和沥青酸可与水泥水化过程中生成的Ca(OH)2反应，但对此目前还缺乏定量的研究。总之，外加剂的选用必须与水泥、沥青乳液相容性良好，这些问题都必须从CA砂浆的胶结硬化机理着手进行研究。
材料的结构决定性能。内部均匀、细小的气泡结构是CA砂浆具有高抗冻性和吸振功能的前提条件之一，消泡剂与引气剂的配合使用是砂浆形成合理孔结构的重要条件。然而，在高速铁路特有的高频、冲击振动荷载作用下CA砂浆性能的持久性问题始终没有得到解决，这与其内部结构在荷载作用下的变化有关。前期研究表明，在混凝土材料中引入多孔组分，不仅可缓解材料内部水结冰产生的膨胀应力进而提高抗冻性，而且还可改善材料的吸振能力，这为提高CA砂浆的抗冻性及其吸振能力提供了一个有价值的研究方向。
1.3.2 研究内容
本论文研究CA砂浆的胶结硬化机理，揭示水泥水化与乳化沥青破乳成膜的相互作用机理，研究CA砂浆组成对结构演变规律的影响，建立CA砂浆的理想结构模型，研究砂浆组成、结构对材料性能的影响规律，建立CA砂浆的组成、结构与性能之间的关系，掌握CA砂浆硬化与胶结过程调控与优化的方法。在此基础上，通过材料结构设计，制备出一种适合高速铁路具有高流动性、均质性好、适宜强度与弹性模量、微膨胀、高耐候性和吸振功能的高性能CA砂浆。研究成果可为我国即将大力发展的高速铁路工程建设提供关键材料和技术支撑，推动我国高速板式轨道技术的发展，而且对于丰富材料学理论与实践也意义重大。

2 原材料及试验方法
2.1 原材料
2.1.1 乳化沥青
乳化沥青是把软质石油沥青加热至流动状态后，用高速搅拌磨破碎成细小的微粒状态，借助于乳化剂(磺酸钠盐或油脚皂等)作用分散在水溶液中的，沥青乳液是沥青液体的细小微滴扩散到水中形成的液体乳浊液，水中油(o/w)乳浊液是指连续相是水，扩散(液滴)相是“沥青”水—不溶解的液体；油中水(w/o)乳浊液是指连续相是沥青，扩散相是水，油中水乳浊液在某些时候也叫做“反向乳浊液”多相乳浊液是在扩散的微滴中包含一些更小的第二相液滴，通常相同的液体作为连续相(乳浊液的三种形态见图2-1)[9]。

图2-1 乳浊液的三种形态
沥青可以形成多重水/油/水(w/o/w)乳化沥青。沥青含量在40～80%之间的乳化沥青为褐色的均匀水溶液体，稠度从乳液到深色乳油。微滴直径范围从0.1μm到20μm (液滴尺寸分布见图2-2)。

图2-2 液滴尺寸分布
沥青乳液按乳化剂的离子类型可分为阳离子型、阴离子型、两性离子型和非离子型四种。其中，阳离子乳化剂分为烷基胺类、季胺盐类、木质胺类、酰胺类、咪唑啉类等；阴离子乳化剂分为羧酸盐类、硫酸脂盐类和磺酸盐类三种；两性离子乳化剂分为氨基酸类、甜菜类和咪唑啉类；非离子乳化剂分为聚氧化乙烯类、多元醇类和聚醚类。
经过多年的实践人们发现，阴离子沥青的微粒上带有负电荷，与润湿的集料表面普遍带有的负电荷相同，同性相斥，影响了沥青与集料的黏附。而阳离子沥青乳液则克服了以上缺点，所以近年来阳离子沥青乳液的发展要快得多，用量要大得多。
本实验采用实验室自制三种沥青乳液，ASS-1(阴离子慢裂沥青乳液)，CSS-1(阳离子慢裂沥青乳液, 蒸发残留物针入度100~250/10-1mm) 和CSS-2(阳离子慢裂沥青乳液，蒸发残留物针入度40~70/10-1mm)，固含量均为60%，乳液颗粒粒径90%以上在3.67μm以下。
下面主要谈专用乳剂制造中几个核心问题。
2.1.1.1 沥青
沥青是沥青乳剂的基本组成成分，它在沥青乳剂中占58%~63%,沥青的密度是随分子量的增大和针入度的减小而增加的，一般直馏沥青密度较小，氧化沥青的密度较大，而且是随含硫量或含氧量的增加而增大的。沥青的各组分(沥青质、树脂、油分)在沥青中的含量对乳化的难易并对乳化后的性能影响很大，一般来讲，活性组成含量低通常不易乳化。它的乳化难易性及沥青乳剂性能随着针人度变化、化学结构和胶体结构的不同有较大的差别[10]。
由于我国稠油资源分布不均匀(主要分布在辽河、克拉玛依地区)，致使部分炼油厂将不宜生产沥青的原油(如胜利油、大庆油)用于生产沥青，生产出来的沥青质量差。而进口的沥青中胶质和沥青质含量离、蜡含量低，是生产沥青的好原料。特别埃索和壳牌沥青的乳化，其针人度为70(0.1mm)左右，它们的共同特点是相对密度大于1，含腊量小于2%，内聚力大，延性大于100cm。
2.1.1.2 乳化剂
乳化剂是乳化沥青的关键和核心环节，可以讲无论何种乳化剂分子结构基本如图2-3所示。沥青乳化剂在我国目前仍然是一个薄弱环节。乳化沥青的性能很大程度上依赖于乳化剂性能。由于乳化剂有亲油基与亲水基，在这二个基因作用下使它难免吸附于沥青和水相互排斥的界面上，从而降低它们之间的界面张力，使油水之间能在较大的面积上接触，尽可能生产微小颗粒，从而使沥青微粒均匀地分布于水溶液之中。选择乳化剂时，重点考虑乳化剂的效应：
1)能降低沥青与水之间的界面张力，使沥青微粒均匀地分布于水溶液之中；
2)能缩小油水两者之间的绝对密度差及粘度差；
3)在两相之间乳化剂走向排列时，能增加沥青微粒的电荷，形成双电层。增加颗粒之间的相互排斥力，阻止沥青微粒的聚合。乳化进口的埃索、壳牌沥青时，必须采用多种乳化剂制备沥青乳液才能满足复杂的沥青乳化所需要H.L.B.值(Hydrophite-Lipophih Balance)、拌和工艺、渗透能力、贮存稳定性、使用稳定性的要求。选择多种乳化剂，按不同的比例掺人，使其发挥各自的作用。
液滴与乳化剂离子示意图如图2-4所示。

图2-3 典型的乳化剂分子 图2-4 液滴与乳化剂离子示意图
阳离子型乳化沥青具有如下特点：
(1)对不易粘附的砂石料也显示出良好的附着性，使施工可以快速地进行。
(2)和阴离子型的凝结需经过物理变化的时间相比，阳离子型在瞬间即能完成化学反应而凝结，有利于快速施工。
(3)阳离子型的吸附力强，以至石料表面的水分被排挤出去，石料和沥青间形成所谓的化学结合，使得阳离子型不受石料表面状态或周围环境的影响，即或石料表面潮湿，对其吸附性也几无影响，可以防止沥青与石料发生剥离现象等特点。这使得选择阳离子型乳化沥青成为基本考虑。
阳离子型(R-NH3+)乳化沥青的乳化剂，主要使用脂肪酸钱盐，第十氨盐等阳离子型表面活性剂。此时加人水溶液中的醋酸的氢离子起重要作用。这些表面活性剂易于解离出阳离子(+)。如以胺类为表面活性剂时，则其发生的作用如下 RNH2+CH3COOH RNH3++CH3COO-
而吸附这种具有阳离子活性部的表面活性剂的沥青粒子带有正电荷，而表现稳定(见图2-5)。试验证明：
1)沥青的乳化性受沥青种类及其浓度的影响较大；
2)乳化性最好的碱浓度，依沥青种类而异:一般以0.1 N左右为宜；
3)苛性钾的乳化性比苛性钠好.和苛性钠的乳化安定性比苛性钾好。

图2-5 乳化沥青的电子平衡示意图
2.1.2 水泥
实验水泥采用亚东42.5普通硅酸盐水泥。
水泥的化学成分见表2-1：
表2-1 水泥的化学组成
化学成分
SiO2
Al2O3
CaO
Fe2O3
MgO
Na2O
含量/%
21.88
4.61
65.89
2.65
2.21
0.59

水泥的矿物成分见表2-2
表2-2 水泥的矿物组成
矿物组成
C3S
C2S
C3A
C4AF
含量/%
60.22
17.33
7.63
8.52

水泥的物理性质见表2-3
表2-3 水泥的的物理性质
测试项目
表观密度g/cm3
比表面积cm2/g
标准稠度用水量 g
凝结时间min
初凝时间
终凝时间
测试值
3.08
4123.9
140
131
170

水泥的抗压、抗折强度见表2-4
表2-4 水泥的抗压、抗折强度
强度
抗压强度 MPa
抗折强度 MPa
3d
7d
28d
3d
7d
28d
砂
1# 砂
17.52
20.03
31.58
4.90
5.28
6.32
2# 砂
10.99
19.64
30.16
5.13
5.23
7.28
标准砂
17.74
22.86
47.32
6.64
7.83
8.45

2.1.3 细集料
3种河砂S1、S2、S3，细度模数和表观密度见下表：
表2-5 河砂的细度模数及表观密度
NO.
S1
S2
S3
细度模数
1.52
1.92
2.55
表观密度（kg/m3）
2643.2
2624.7
2657.8

2.1.4 外加剂
聚羧酸系高效减水剂HS、HW：四川柯帅外加剂厂；
萘系高效减水剂FDN9000：武汉浩源外加剂厂；
共使用了4组有机助剂，分别为B、F、K、X，和1种无机助剂D；
分散剂：六偏磷酸钠（化学纯）。
2.2 试验方法
2.2.1 沥青乳液吸附性测定
沥青乳液颗粒对水泥吸附量的测定采用45μm筛(320目)过滤，称取其筛余进行衡量。试验所用水泥由于需要与沥青乳液混合后过滤，为了保证最后过滤掉的都是沥青乳液，需要先将水泥均通过45μm筛(320目)，去掉小于45μm的部分，取45μm筛筛余待用；试验所用沥青乳液同样也需要过45μm筛，取其滤液待用，以保证未被水泥颗粒吸附的沥青颗粒能够最终被过滤掉，具体操作方法为：将适量的待测浆体先用去离子水稀释约50倍，然后过滤，将得到的筛上产物放到105±5℃的烘箱里直至恒重，称取恒重质量，沥青乳液颗粒被吸附在水泥颗粒上的分量可以按照如下公式(1)计算：

(1)

：沥青乳液中被水泥颗粒吸附的沥青颗粒量/%
：混合前水泥质量/g
：混合前沥青乳液中的沥青质量/g
：混合后水泥和沥青颗粒45μm筛上的筛余/g
2.2.2 水泥沥青颗粒分析
激光粒度分析仪在测试水泥颗粒和聚合物颗粒中已具有较好的应用[11、12]。
激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的，由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以在没有阻碍的无限空间中激光将会照射到无穷远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。米氏散射理论表明，当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象。散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ0。夹角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的夹角就越小；颗粒越小，产生的散射光的夹角就越大。即小角度（θ0）的散射光是由大颗粒引起的;大角度（θ1）的散射光是由小颗粒引起的.如图2-6所示。进一步研究表明.散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。测量不同角度上的散射光的强度即可以得到样品的粒度分布[13]。
为测量不同角度上的散射光的光强，需要运用光学手段对散射光进行处理。在光束中的适当位置上放置一个富氏透镜，在该富氏透镜的后焦平面上放置一组多元光电探测器，不同角度的散射光通过富氏透镜照射到多元光电探测器上时，光信号将被转换成电信号并传输到电脑中，通过对这些信号进行处理，就准确地得到粒度分布，如图2-7所示。

图2-6 不同粒径的颗粒产生不同角度的散射光

图2-7 激光粒度仪原理示意图

图2-8 激光粒度分析原理图
如图2-8所示[14]，激光器发出一束单色光经滤波扩束后，成为平行单色光束照射到装有待测悬浮液的样品槽上，经颗粒散射后的光线通过傅立叶转换透镜，集中在位于其聚焦平面位置的光电探测器上，光电探测器将其接受到的光强转化成电信号输出，再经过放大和模数转换后一起进入计算机进行计算.就可以得到样品的粒度分布。
本实验采用GSL-101型激光粒度分析仪，测量粒径范围为0.15~400 μm，辽宁仪表研究所有限责任公司生产；水泥和沥青按照一定比例快速混合并在30秒内搅拌均匀后，取适量样品进行测试，从混合均匀到测试完毕整个过程需要在150秒内完成，粒径大小为激光粒度仪测试出的Dv90粒径(体系中90%的粒径小于该值)。
2.2.3 CA砂浆的电阻率测定
利用电阻率研究无机胶凝材料地性能已有很长时间地历史[15]。早在1929年F.MKhalaf和J.G..Wilson开始用直流测量法研究混凝土的电阻。当时他们将4-6V的直流电压加在混凝土样品两端的电极上，然后根据电压和电流的大小用欧姆定律计算出样品的电阻，之后再依据样品的几何形状得到混凝土的电阻率。但是直流测量法存在几个固有的缺陷：
1）电解效应：当样品两端加直流电压一段时间后，电极与样品之间的界面处就会有一层气体被电解出来，造成电极与样品之间的接触变差。
2）极化效应：在直流电流的作用下，样品中的正、负离子分别向负、正电极移动，致使大量的离子聚集在两极附近，产生极化效应。这样样品中间的离子越来越少，电流随时间延长不断衰减，因此无法对混凝土的电阻进行精确测量。
3）离子重分布效应：由于正、负离子的定向迁移，使得样品中的化学成分在空间分布上发生了明显变化，显然这种效应干扰了样品本身固有的内部结构，测出的结果已不能代表样品的性质。
4）水重分布效应：当直流电压加到样品两端，尤其在刚浇筑后，由于电渗效应，样品中的水分子会随离子向两级移动。一般情况下，迁移到负极的水比迁移到正极的水多一些，由于水的均匀性被打破，得出的电阻率结果难免存在某些误差。
考虑到直流法存在的极化问题，近年来用交流法测量水泥混凝土材料的电阻率已得到广泛地研究和发展，但是用交流法测量依然存在以下几方面的问题：
1）电极与样品之间的接触问题：通常对试样两端加交流电极，随着水泥混凝土的凝结、固化，试样体积发生变化，使得电极与试样之间出现裂缝，即使不出现裂缝，也由于试样变硬，其与电极之间的接触变坏，造成测量无法进行。
2）电极的锈蚀问题：水泥在水化后其体系的pH值高达13以上，普通的电极（如铁电极）迅速变黑，即使是不锈蚀电极，在几个小时后也观察到明显的的腐蚀现象，采用铂金属做电极可解决这个问题，但其昂贵的价格使人难以问津。
3）试样中离子与电极之间的电子交换问题：由于电极的存在，测试时，导电离子要在电极上进行离子交换，复合形成的分子或原子再度电离，然后再次在电场中流动，这样就在电极处形成一个电化学势，造成加载电极上的部分交流电压用于克服这部分电化学势，然而用于计算电阻率的电压却为总的交流电压。这样的试样的电阻率要比实际值大。
基于以上直流和交流测量法存在的诸多问题，我们选择了一种能克服上述缺陷的无电极电阻率仪，用于研究CA砂浆的的结构演变规律。
无电极电阻率测定仪的优点：
1）消除了极化效应
因为再试样上感应出交流电压，所以试样内部的正负离子是交互运动，不是仪特定方向再试样中运动，因此在测试过程中，正负电荷首尾相接，不会出现电荷积累，也就不会产生极化效应。
2）克服了接触和锈蚀问题
由于试样环内部的电流是闭合的环，没有电极，自然不存在试样于电极的接触问题，当然锈蚀现象也不会发生。
3）消除了离子与电极的交换过程
仪器测试的是是试样环感应出的电流和电压，因此不象有电极测量法那样首先需要试件内部的离子在电极表面进行电子交换，之后才能形成一个闭合的回路。它不需要电子交换过程，一次避免了电极与离子之间复杂的电化学势的产生。
无电极电阻率仪设计原理
因为没有电极，需要以电磁感应来产生一个电压。感应电压是以一个变压器来实现的。这个变压器铁心是可以在中频状态下工作。变压器次级是样品环，其只有一圈。当变压器原边加上一个交流电压时，次边将感应出一个环电压V，这个电压使样品上产生一个环电流I。
无机胶凝材料在交流的电压的作用，一般表现出电感的特性，即感应电流与电压之间有一个相位差φ，因此可以等效成一个电阻与一个电感交联，根据欧姆定律可以算出样品的电阻。

(2)

图2-9 无接触电阻率仪原理图
CA砂浆的早期电阻率采用香港科技大学研制的非接触式电阻率测定仪测试，测试过程为：按设定的配比搅拌CA砂浆浆体，再将浆体灌入无接触电阻率仪环形铸模中，启动设备得到时间与电压、电阻、电阻率的值。测试时间定为24小时。
2.3.4 CA砂浆的水化热测定
水泥-沥青乳液体系的水化过程采用卡尔维式C80微量热仪测试。
2.3.4.1 C80微量热仪的工作原理及特点[16]
C80微量热仪是法国SETARAM公司生产的一种CALVET热导式量热仪。它由隔热层、温度控制、均热量热块组件、样品池、卡尔维(CALVET)导热探测器组成，其结构见图2-10。

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