快速升温对CA砂浆抗压强度的影响

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摘 要：文章主要研究了在快速升温条件下，不同m（A）/m（C）值得ca砂浆7d的抗压强度发展情况。共设置了25℃，30℃，35℃，40℃，45℃，50℃这5个温度条件，以及0.4、0.6、0.8这三个m（A）/m（C）值。试验表明，对于m（A）/m（C）=0.4和0.6的CA砂浆随温度升高，其抗压强度成波动变化，这是由于水泥与乳化沥青相互作用造成的CA砂浆整体的不稳定性；对于m（A）/m（C）=0.8的CA砂浆随温度的升高，其抗压强度整体呈下降趋势，分析是由于乳化沥青含量的增加，使CA砂浆的力学性能更接近乳化沥青的力学性能。共同点是在35℃时，CA砂浆抗压强度随温度的变化曲线都处于极小值，这是由于水泥与乳化沥青的相互制约、相互作用所致。

关键词：快速升温；CA砂浆；抗压强度；影响

1 概述

水泥乳化沥青砂浆，简称CA砂浆，由水泥、乳化沥青、细骨料、水和多种外加剂等原材料组成，是经水泥水化硬化与沥青破乳胶结共同作用而形成的一种新型有机无机复合材料。CA砂浆以乳化沥青和水泥这两种性质差异很大的材料作为结合料，其刚度和强度比普通沥青混凝土高，但是比水泥混凝土低。其特点在于刚柔并济，以柔性为主，兼具刚性。CA砂浆是高速铁路CRTS型板式无砟轨道的核心技术，其填充于轨道板与混凝土底座之间，起到了支承轨道板、缓冲高速列车荷载与减震等作用，其性能的好坏，对于板式无砟轨道结构的平顺性、耐久性、列车运行测舒适性和安全性及运营维护成本等有着重大影响。

CA砂浆最常用的力学性能是抗压及抗折强度，本文主要研究的是其抗压强度。影响CA砂浆抗压强度的主要因素包括：原材料的性能及配合比、养护和环境温度、加料顺序等。黄直久[1]等人主要研究了加料顺序对高弹模水泥沥青砂浆强度的影响，结果表明：将水泥、膨胀剂、砂和外加剂等原材料制备成干混砂浆，采用先加水、再加干混砂浆、最后加乳化沥青的加料顺序，能获得较高强度，且易于工程施工。刘永亮[2]等人通过研究在0℃、25℃、60℃养护温度下不同mA/mC的CA砂浆在3～120d龄期内的力学强度发展规律，得出：高温养护不利于低沥青含量CA砂浆的力学强度发展，但有利于高沥青含量CA砂浆的抗压强度发展，低温养护不利于任何类型CA砂浆的强度发展。孔祥明、刘永亮、阎培渝[3]研究了-40℃到-80℃养护温度条件下不同沥青含量的水泥沥青砂浆的抗压性能，建立的经验关系式成功描述了不同沥青含量的水泥沥青砂浆力学随温度变化的定量关系。拟合结果表明，以温感因子表征其力学性能对温度的敏感性具有一定的合理性。

2 试验研究

2.1 试验设计

本文研究CA砂浆的配合比及温度对其强度的影响，其中配合比只研究水泥、乳化沥青的相对掺量对强度的影响，温度则研究了25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃共6个温度梯度。在设置温度试验时，均是将标养7d的CA砂浆试块放在恒温水浴箱中养护30min，然后马上进行其抗压强度的试验，这也是本次研究不同于以往的温度试验的研究之处。目的就是想获取在快速升温条件下，CA砂浆抗压强度的变化情况。

保持砂与水泥的质量比m（S）/m（C）=1.5和水与水泥的质量比m（W）/m（C）=0.28不变。为了减少其他因素对CA砂浆强度的影响，应固定各种外加剂的用量，并在此基础上，调整乳化沥青与水泥的质量比m（A）/m（C）。试验研究三个配合比，分别为m（A）/m（C）=0.4、0.6、0.8。检测了不同配合比在不同温度下7d的抗压强度。

2.2 原材料

采用海螺牌P・Ⅱ52.5硅酸盐水泥，该水泥的物理性能见表1。河砂，用于生产干料的砂最大粒径为0.6mm，细度模数1.7。由于广东江门普遍用的都是中裂或者快裂型乳化沥青，市场上很难找到慢裂型的乳化沥青，所以本试验用乳化沥青为中裂型乳化沥青，其固含量为56%，软化点为46℃-49℃。鳞片状铝粉，细度≥200目。膨胀剂、消泡剂、减水剂应用在广东江门市洁净的自来水中。

2.3 试件制作

试块尺寸为70mm×70mm×70mm的标准试件，将拌和好的CA砂浆注入刷有脱模剂的70.7mm×70.7mm×70.7mm的塑料试模中，将浇筑好的试块覆盖薄膜，放置在温度为（20±2）℃、相对湿度不低于90%的标准养护箱中进行养护，24h后拆模，继续在标准养护箱中养护7d，然后放在温度为（20±2）℃、相对湿度为（65±5）%的养护室内养护，养护28d。

3 试验结果与分析

通过对CA砂浆试块进行抗压强度的试验，分别得到如图1所示的CA砂浆随温度变化的曲线图。其中，图a、图b、图c的m（A）/m（C）的值分别为0.4、0.6、0.8。

图a和图b两条曲线变化趋势及走向比较接近，不同之处在于等40℃-50℃时，图a一直呈现下降趋势，而图b在45℃时有较小幅度地上升，这和图c在40℃-50℃时的变化曲线相似。分析是由于随着乳化沥青的相对含量的提高，CA砂浆的力学性能在温度升高时呈现了不稳定性，但a、b、c三条曲线均在45℃-50℃时呈下降趋势。说明随着温度的升高，CA砂浆中乳化沥青的性能逐渐显现出来。在35℃时，a、b、c三条曲线都处于波谷状态。分析是由于随着温度的升高，乳化沥青的强度随温度升高而降低的速度超过了水泥的强度随温度升高而升高的速度。此时，CA砂浆抗压强度的主要表现形式是乳化沥青。图c在25℃-35℃时一直呈现下降趋势，说明随着CA砂浆中乳化沥青含量的增多，CA砂浆的力学性能更接近乳化沥青。在25℃-40℃时，a、b两曲线表现出来的波动现象，分析是水泥与乳化沥青之间相互作用、相互制衡、共同影响着CA砂浆的力学性能，使CA砂浆的力学性能不时地出现水泥和乳化沥青的其中一种表现形式。

4 结束语

与以往温度对CA砂浆抗压强度影响的研究不同，现有的研究一般都是研究养护温度。本文的研究不是养护温度，而是将养护好的CA砂浆试块放在恒温水浴箱中快速升温后，检测其抗压强度的变化，这对于要求在短时间内使CA砂浆抗压强度有较大变化的应用领域做出了贡献。文章不仅给出了温度对CA砂浆强度的影响，还研究分析了m（A）/m（C）不同对CA砂浆抗压强度的影响。

参考文献

[1]黄直久，曾兴华，高治双，等.高弹模水泥沥青砂浆强度主要影响因素的研究[J].武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2013，37（1）：11-14.

[2]刘永亮，孔祥明，张敬义，等.养护温度对水泥沥青砂浆强度发展的影响[J].建筑材料学报，2012，15（2）：211-217.

[3]孔祥明，刘永亮，阎培渝.水泥沥青砂浆力学性能的温度敏感性[J].硅酸}学报，2010（4）：553-558.