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水泥-乳化沥青(Cement-Asphalt,简称CA)体系是采用乳化沥青对水泥基材料进行改性而制备的一种“刚柔并济”的新型土木工程材料,克服了水泥基材料易开裂和沥青强度不足的缺点,广泛应用于高速铁路的垫层、半柔性路面和修补工程等领域。CA浆体是一种由水泥、乳化沥青、水及外加剂等组成的有机-无机复合材料,是CA体系的重要组成部分,与CA体系性能的发展息息相关。作为一种有机材料,乳化沥青会对早龄期水泥的水化行为及微结构的形成产生直接影响,从而进一步影响CA浆体的工作性、力学性能和耐久性能。因此,研究CA浆体中早龄期水泥的水化行为以及水化产物和微结构的演变具有重要意义。本文研究了阳离子乳化沥青对早龄期水泥水化过程的影响,阐明了其对水泥水化的缓凝作用机理,并对CA浆体的水化产物及微结构进行表征,探明了阳离子乳化沥青对早龄期水泥浆体水化产物及微结构的影响。论文主要研究成果如下:1、阳离子乳化沥青延缓了水泥的水化过程通过凝结时间、电导率及化学结合水试验研究了阳离子乳化沥青对水泥水化过程的影响,结果表明:随着A/C(阳离子乳化沥青与水泥的质量比)的增加,水泥浆体的凝结时间延长;电导率随着A/C的增加逐渐下降,水泥颗粒的离子溶出受到阻碍;化学结合水含量随着A/C的增加而降低,阳离子乳化沥青降低了水泥浆体的水化程度。通过水泥胶砂强度试验研究了阳离子乳化沥青对CA砂浆强度的影响规律,结果显示:阳离子乳化沥青显著降低了水泥砂浆的抗压抗折强度。以上试验证明了阳离子乳化沥青对水泥的水化具有一定的抑制作用。揭示了阳离子乳化沥青对水泥水化的缓凝作用机理为:(1)带有正电荷的阳离子乳化沥青通过静电作用吸附在带负电荷的水泥颗粒表面,阻碍了水泥颗粒与水分的接触,导致水泥颗粒的离子溶出受到抑制;(2)阳离子乳化沥青逐渐在水泥颗粒表面聚集,破乳后形成一层沥青膜包裹住水泥颗粒,进一步阻碍了水分向水泥颗粒表面的传输,且有机的沥青膜不利于水泥颗粒表面无机离子的沉积,从而抑制了水化产物的生成。2、阳离子乳化沥青阻碍了水泥水化产物的生成和微结构的形成通过TG(热重)和XRD(X射线衍射)试验研究了阳离子乳化沥青对水泥水化产物Ca(OH)2的影响,研究结果表明:阳离子乳化沥青抑制了水化产物Ca(OH)2的生成,其含量随A/C的增大而降低。通过FTIR(红外光谱)、XPS(X射线光电子能谱)和NMR(固体核磁)试验研究了阳离子乳化沥青对水化产物C-S-H凝胶的影响。FTIR试验证明了:随着A/C的增大,Si-O键的伸缩振动峰峰值向低波数偏移,峰强和峰面积都有一定的减小,表明阳离子乳化沥青阻碍了硅氧四面体的聚合;XPS试验证明了阳离子乳化沥青的加入使Ols的结合能降低,桥氧数量减少,C-S-H凝胶长链的形成受到阻碍;NMR试验证明了阳离子乳化沥青使C-S-H凝胶的直链平均长度减小,明显降低了 C-S-H凝胶中硅氧四面体的聚合度。以上试验结果表明:阳离子乳化沥青抑制了水化产物C-S-H凝胶的生成,其含量随A/C的增大而降低。通过超声波检测试验研究了 CA砂浆超声波波速的变化规律,试验结果表明:CA砂浆的超声波波速随A/C的增大而降低,说明了阳离子乳化沥青使CA砂浆的密实度降低;压汞试验证明了 CA浆体的最可几孔径及累积孔体积随A/C的增大而增大,进一步证实了阳离子乳化沥青抑制了水泥浆体的水化进程,与超声波试验结果一致;SEM观察到CA浆体内水化产物明显少于净浆,微结构的形成受到抑制,且沥青膜覆盖在水化产物之上,共同形成了一个有机-无机复合结构。3、采用低场核磁共振技术研究了 CA浆体的水化过程和孔结构的变化规律低场核磁共振技术通过检测浆体内可蒸发水向不可蒸发水的转化来表征水泥的水化过程。试验结果表明:水泥浆体内可蒸发水含量随A/C的增大而增加,说明阳离子乳化沥青掺入后使浆体内可蒸发水消耗量降低,水化行为受到了抑制,降低了同龄期下水泥浆体的水化程度。低场核磁共振技术通过测试饱水条件下CA浆体孔隙水分子中H1的弛豫时间来表征孔结构。与压汞法测量水泥浆体孔结构相比,低场核磁共振技术实现了对浆体的连续无损检测。试验结果表明:随着A/C的增大,CA浆体的最可几孔径增大,孔隙率提高,进一步说明了阳离子乳化沥青延缓了水泥水化过程。