II型CA砂漿抗壓強度的影響因素分析

摘要：抗壓強度是CA砂漿主要的力學指標之一，由于CA砂漿組成復雜，影響抗壓強度的因素較多，本文從水泥的水化速率，A/C值，S/C值等三個主要的指標入手，分析了以上三個因素對CA砂漿抗壓強度的影響，并給出了參考值。

關鍵詞：CA砂漿 抗壓強度 因素 分析

前言

CRTS-II型板式無碴軌道具有精度高，施工速度快，舒適度高，安全性好的優點，是我國高速鐵路建設所采用的主型軌道結構之一， II型CA砂漿是用于該類軌道結構的關鍵結構材料，填充于軌道板與混凝土道床之間約50mm的扁平狀空間內，主要起到支撐軌道板，緩沖高速列車荷載與減振的作用，因此要求CA砂漿具有足夠的強度和必要的彈性，以及優良的施工性能。抗壓強度又是CA砂漿重要的力學指標，直接影響到板式軌道結構的耐久性和安全性。因此，研究分析抗壓強度的影響因素對確保CA砂漿具有足夠的抗壓強度具有重要的意義。

1. CA砂漿的定義

CA砂漿是水泥瀝青砂漿英文名稱cement asphalt mortar的首字母縮寫，也稱CAM。是一種由水泥，乳化瀝青，細骨料（砂），混合料、水、鋁粉及功能外加劑等多種原料組成。經水泥水化硬化與瀝青破乳膠結共同作用而形成的一種新型有機無機復合材料。

2.試驗方法

參照客運專線鐵路CRTS-Ⅱ型板式無碴軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術條件。

3.原材料

（1）瀝青乳液：自制慢裂快凝型陰離子瀝青乳液，固含量60%。

（2）水泥：江南水泥P.O 42.5R（C1），固城水泥P.O 42.5R（C2）和上坊硫鋁酸鹽水泥（C3）。

（3）砂：河砂，粒徑≤2.36mm，細度模數在1.4-2.2之間。

（4）膨化劑：細度為300um篩通過率大于98%。

（5）減水劑：遼寧科隆化工生產，β-萘磺酸甲醛高縮合物。

（6）消泡劑：密度0.978g/cm3。

（7）水：可飲用水。

4.試驗結果與分析

（1）水泥品種的影響

CA砂漿硬化源于水泥水化硬化與瀝青乳液的破乳膠結過程，水泥水化過程對CA砂漿的結構形成非常重要。它不僅影響CA砂漿的初始流動度與可工作時間，而且還會影響CA砂漿強度發展，在A/C=1.6，S/C=1.2，水膠比為0.55，減水劑摻量為1.0%時，以水泥C1，C2，C3分別制作試件，試驗結果如表1所示。

表1：不同水化率的水泥對CA砂漿抗壓強度的影響

水泥品種

抗壓強度/Mpa

1d

7d

28d

C1

0.70

7.51

13.02

C2

1.79

9.28

13.98

C3

2.36

8.42

12.11

由上表試驗數據可知，水泥的水化率越高，早期的抗壓強度越大，尤其是1d對應的抗壓強度是2.36 Mpa。但后期的28d抗壓強度則相對較低，只有12.11 Mpa。

因此，為了配制抗壓強度發展穩定的CA砂漿，盡量選用水化速率適中的水泥。本文推薦采用固城P.O 42.5R的水泥。

（2）A/C值的影響

A/C值是影響CA砂漿膠結硬化的一個重要因素，也是制備CA砂漿的關鍵指標，CA砂漿凝結時間的測試方法參考了水泥凈漿凝結時間的測定方法。水泥選用C2：固城P.O 42.5R的水泥，試驗結果如表2所示。

表2：A/C值對CA砂漿抗壓強度的影響

編號

A/C值

水泥品種（C2）

瀝青

用量

減水劑用量

水用量

抗壓強度/Mpa

7d

28d

1

0.8

400

320

4.0

120

6.0

7.1

2

1.2

400

480

4.5

120

4.2

5.0

3

1.6

400

640

4.0

120

3.9

4.7

4

2.0

400

800

4.5

120

2.8

3.4

由表中試驗數據可知，隨著A/C值的增大，CA砂漿的抗壓強度卻在逐漸下降，分別由7d的6.0 Mpa降低到2.8Mpa，下降率達到了53%，28d的7.1Mpa降低到3.4Mpa，下降率達到了52%。但從其它相關試驗中已知，當A/C值較小，即水泥含量較多時，漿體水化速率增加，此時初凝、終凝時間較短，不利于CA砂漿的施工，因此綜合考慮CA砂漿的強度與施工性，建議采用A/C值等于1.6配制CA砂漿。

（3）S/C比值的影響

選用C2水泥，A/C=1.6，水膠比0.55，減水劑摻量為1.0%，試驗結果如表3所示。

表3： S/C值對CA砂漿抗壓強度的影響

S/C值

1.1

1.2

1.3.

1.4

1.5

1.6

抗壓

強度/Mpa

7d

7.2

8.3

8.9

8.0

6.8

6.2

28d

10.9

11.2

11.8

11.7

11.3

10.4

由表中試驗數據可知，隨著S/C值的增加，7d，28d的抗壓強度都出現了先增加，后減小的發展趨勢，即S/C值由1.1增加到1.3時，7d的抗壓強度由7.2 Mpa增加到8.9Mpa的最大值，28d的抗壓強度由10.9Mpa增加到11.8Mpa的最大值，然后隨著S/C增加逐漸減小，當S/C值增加到1.6時，7d，28d的抗壓強度分別減小到6.2Mpa和10.4Mpa，下降率分別為30%和12%。分析其原因，是因為起初隨著用砂量的增加，CA砂漿密實性逐步提高，抗壓強度也就逐漸增加，隨著用砂量繼續增加，CA砂漿的界面逐漸加大，膠凝材料比例相對減小，抗壓強度隨之降低。因此，建議配制砂漿時S/C值控制在1.3-1.4之間。

結論

本文選用不同配合比的試件，以試驗數據為基礎，分別從不同水化率的水泥，不同的A/C值，不同的S/C值等三個方面分析了對CA砂漿抗壓強度的影響，得出以下幾點結論。

（1）水化速率越大的水泥，CA砂漿早期抗壓強度較高，但后期抗壓強度普遍較低，因此，為使CA砂漿強度發展穩定且抗壓強度較大，需采用水化速率合適的水泥。

（2）A/C值，S/C值是制備CA砂漿的兩個主要技術指標，隨著A/C值增加，漿體的抗壓強度降低，建議A/C值控制1.4-2.0之間；隨著S/C值的增加，漿體的抗壓強度呈現先增加再減小的趨勢，建議S/C值控制在1.3-1.4之間。

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