快速升溫對(duì)CA砂漿抗壓強(qiáng)度的影響

李曉曼+++李本強(qiáng)

摘 要：文章主要研究了在快速升溫條件下，不同m（A）/m（C）值得CA砂漿7d的抗壓強(qiáng)度發(fā)展情況。共設(shè)置了25℃，30℃，35℃，40℃，45℃，50℃這5個(gè)溫度條件，以及0.4、0.6、0.8這三個(gè)m（A）/m（C）值。試驗(yàn)表明，對(duì)于m（A）/m（C）=0.4和0.6的CA砂漿隨溫度升高，其抗壓強(qiáng)度成波動(dòng)變化，這是由于水泥與乳化瀝青相互作用造成的CA砂漿整體的不穩(wěn)定性；對(duì)于m（A）/m（C）=0.8的CA砂漿隨溫度的升高，其抗壓強(qiáng)度整體呈下降趨勢(shì)，分析是由于乳化瀝青含量的增加，使CA砂漿的力學(xué)性能更接近乳化瀝青的力學(xué)性能。共同點(diǎn)是在35℃時(shí)，CA砂漿抗壓強(qiáng)度隨溫度的變化曲線都處于極小值，這是由于水泥與乳化瀝青的相互制約、相互作用所致。

關(guān)鍵詞：快速升溫；CA砂漿；抗壓強(qiáng)度；影響

1 概述

水泥乳化瀝青砂漿，簡(jiǎn)稱CA砂漿，由水泥、乳化瀝青、細(xì)骨料、水和多種外加劑等原材料組成，是經(jīng)水泥水化硬化與瀝青破乳膠結(jié)共同作用而形成的一種新型有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料。CA砂漿以乳化瀝青和水泥這兩種性質(zhì)差異很大的材料作為結(jié)合料，其剛度和強(qiáng)度比普通瀝青混凝土高，但是比水泥混凝土低。其特點(diǎn)在于剛?cè)岵?jì)，以柔性為主，兼具剛性。CA砂漿是高速鐵路CRTS型板式無砟軌道的核心技術(shù)，其填充于軌道板與混凝土底座之間，起到了支承軌道板、緩沖高速列車荷載與減震等作用，其性能的好壞，對(duì)于板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的平順性、耐久性、列車運(yùn)行測(cè)舒適性和安全性及運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本等有著重大影響。

CA砂漿最常用的力學(xué)性能是抗壓及抗折強(qiáng)度，本文主要研究的是其抗壓強(qiáng)度。影響CA砂漿抗壓強(qiáng)度的主要因素包括：原材料的性能及配合比、養(yǎng)護(hù)和環(huán)境溫度、加料順序等。黃直久[1]等人主要研究了加料順序?qū)Ω邚椖Ｋ酁r青砂漿強(qiáng)度的影響，結(jié)果表明：將水泥、膨脹劑、砂和外加劑等原材料制備成干混砂漿，采用先加水、再加干混砂漿、最后加乳化瀝青的加料順序，能獲得較高強(qiáng)度，且易于工程施工。劉永亮[2]等人通過研究在0℃、25℃、60℃養(yǎng)護(hù)溫度下不同mA/mC的CA砂漿在3～120d齡期內(nèi)的力學(xué)強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律，得出：高溫養(yǎng)護(hù)不利于低瀝青含量CA砂漿的力學(xué)強(qiáng)度發(fā)展，但有利于高瀝青含量CA砂漿的抗壓強(qiáng)度發(fā)展，低溫養(yǎng)護(hù)不利于任何類型CA砂漿的強(qiáng)度發(fā)展。孔祥明、劉永亮、閻培渝[3]研究了-40℃到-80℃養(yǎng)護(hù)溫度條件下不同瀝青含量的水泥瀝青砂漿的抗壓性能，建立的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式成功描述了不同瀝青含量的水泥瀝青砂漿力學(xué)隨溫度變化的定量關(guān)系。擬合結(jié)果表明，以溫感因子表征其力學(xué)性能對(duì)溫度的敏感性具有一定的合理性。

2 試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本文研究CA砂漿的配合比及溫度對(duì)其強(qiáng)度的影響，其中配合比只研究水泥、乳化瀝青的相對(duì)摻量對(duì)強(qiáng)度的影響，溫度則研究了25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃共6個(gè)溫度梯度。在設(shè)置溫度試驗(yàn)時(shí)，均是將標(biāo)養(yǎng)7d的CA砂漿試塊放在恒溫水浴箱中養(yǎng)護(hù)30min，然后馬上進(jìn)行其抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)，這也是本次研究不同于以往的溫度試驗(yàn)的研究之處。目的就是想獲取在快速升溫條件下，CA砂漿抗壓強(qiáng)度的變化情況。

保持砂與水泥的質(zhì)量比m（S）/m（C）=1.5和水與水泥的質(zhì)量比m（W）/m（C）=0.28不變。為了減少其他因素對(duì)CA砂漿強(qiáng)度的影響，應(yīng)固定各種外加劑的用量，并在此基礎(chǔ)上，調(diào)整乳化瀝青與水泥的質(zhì)量比m（A）/m（C）。試驗(yàn)研究三個(gè)配合比，分別為m（A）/m（C）=0.4、0.6、0.8。檢測(cè)了不同配合比在不同溫度下7d的抗壓強(qiáng)度。

2.2 原材料

采用海螺牌P·Ⅱ52.5硅酸鹽水泥，該水泥的物理性能見表1。河砂，用于生產(chǎn)干料的砂最大粒徑為0.6mm，細(xì)度模數(shù)1.7。由于廣東江門普遍用的都是中裂或者快裂型乳化瀝青，市場(chǎng)上很難找到慢裂型的乳化瀝青，所以本試驗(yàn)用乳化瀝青為中裂型乳化瀝青，其固含量為56%，軟化點(diǎn)為46℃-49℃。鱗片狀鋁粉，細(xì)度≥200目。膨脹劑、消泡劑、減水劑應(yīng)用在廣東江門市潔凈的自來水中。

2.3 試件制作

試塊尺寸為70mm×70mm×70mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，將拌和好的CA砂漿注入刷有脫模劑的70.7mm×70.7mm×70.7mm的塑料試模中，將澆筑好的試塊覆蓋薄膜，放置在溫度為（20±2）℃、相對(duì)濕度不低于90%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，24h后拆模，繼續(xù)在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)7d，然后放在溫度為（20±2）℃、相對(duì)濕度為（65±5）%的養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)28d。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

通過對(duì)CA砂漿試塊進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)，分別得到如圖1所示的CA砂漿隨溫度變化的曲線圖。其中，圖a、圖b、圖c的m（A）/m（C）的值分別為0.4、0.6、0.8。

圖a和圖b兩條曲線變化趨勢(shì)及走向比較接近，不同之處在于等40℃-50℃時(shí)，圖a一直呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而圖b在45℃時(shí)有較小幅度地上升，這和圖c在40℃-50℃時(shí)的變化曲線相似。分析是由于隨著乳化瀝青的相對(duì)含量的提高，CA砂漿的力學(xué)性能在溫度升高時(shí)呈現(xiàn)了不穩(wěn)定性，但a、b、c三條曲線均在45℃-50℃時(shí)呈下降趨勢(shì)。說明隨著溫度的升高，CA砂漿中乳化瀝青的性能逐漸顯現(xiàn)出來。在35℃時(shí)，a、b、c三條曲線都處于波谷狀態(tài)。分析是由于隨著溫度的升高，乳化瀝青的強(qiáng)度隨溫度升高而降低的速度超過了水泥的強(qiáng)度隨溫度升高而升高的速度。此時(shí)，CA砂漿抗壓強(qiáng)度的主要表現(xiàn)形式是乳化瀝青。圖c在25℃-35℃時(shí)一直呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，說明隨著CA砂漿中乳化瀝青含量的增多，CA砂漿的力學(xué)性能更接近乳化瀝青。在25℃-40℃時(shí)，a、b兩曲線表現(xiàn)出來的波動(dòng)現(xiàn)象，分析是水泥與乳化瀝青之間相互作用、相互制衡、共同影響著CA砂漿的力學(xué)性能，使CA砂漿的力學(xué)性能不時(shí)地出現(xiàn)水泥和乳化瀝青的其中一種表現(xiàn)形式。

4 結(jié)束語

與以往溫度對(duì)CA砂漿抗壓強(qiáng)度影響的研究不同，現(xiàn)有的研究一般都是研究養(yǎng)護(hù)溫度。本文的研究不是養(yǎng)護(hù)溫度，而是將養(yǎng)護(hù)好的CA砂漿試塊放在恒溫水浴箱中快速升溫后，檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度的變化，這對(duì)于要求在短時(shí)間內(nèi)使CA砂漿抗壓強(qiáng)度有較大變化的應(yīng)用領(lǐng)域做出了貢獻(xiàn)。文章不僅給出了溫度對(duì)CA砂漿強(qiáng)度的影響，還研究分析了m（A）/m（C）不同對(duì)CA砂漿抗壓強(qiáng)度的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]黃直久，曾興華，高治雙，等.高彈模水泥瀝青砂漿強(qiáng)度主要影響因素的研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：交通科學(xué)與工程版，2013，37（1）：11-14.

[2]劉永亮，孔祥明，張敬義，等.養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)水泥瀝青砂漿強(qiáng)度發(fā)展的影響[J].建筑材料學(xué)報(bào)，2012，15（2）：211-217.

[3]孔祥明，劉永亮，閻培渝.水泥瀝青砂漿力學(xué)性能的溫度敏感性[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)，2010（4）：553-558.