一种确定crtsⅰ型ca砂浆沥青膜厚度的试验方法
【专利摘要】本发明公开了一种确定CRTSⅠ型CA砂浆沥青膜厚度的试验方法，采用试验结合理论计算的方法确定CRTSⅠ型CA砂浆的沥青膜厚度。CA砂浆固化体从体积组成上包括沥青、水泥水化颗粒、砂及孔隙的体积。依据CA砂浆固化体的体积组成关系，要确定沥青膜的厚度，需要首先确定CA砂浆固化体中水泥水化产物颗粒的平均粒径、砂的平均粒径及孔隙的大小(平均粒径)和孔隙率。本发明在计算沥青膜厚度时充分考虑了CA砂浆固化体的体积组成关系：通过筛分试验得到砂的粒径组成；通过激光粒度分析试验得到了水泥水化产物的粒径组成；通过压汞试验得到CA砂浆固化体中的孔隙组成。在此基础上采用本方法可以准确的计算出CA砂浆中沥青膜厚度。
【专利说明】—种确定CRTS I型CA砂浆沥青膜厚度的试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高速铁路CRTS I型无砟轨道垫层水泥浙青砂浆浙青膜厚度的试验方法。
【背景技术】
[0002]水泥浙青砂衆(cement asphalt mortar简称CA砂衆)是由水泥、浙青乳液、砂及多种外加剂胶结固化形成的新型有机无机复合材料，在高速铁路无碴轨道结构中，起到支撑、调节和减振三方面的重要作用。高速铁路无碴轨道如图1所示。 [0003]我国使用的CRTS型无砟轨道主要分为CRTSI型与CRTSII型两种类型，现阶段的研究成果表明CRTSI型无砟轨道用CA砂浆(浙青水泥质量比Α/C介于1.4至1.6)其细观结构与浙青混合料类似，即为无机颗粒(水泥水化产物与石英砂)分散于浙青中。对于此类浙青基材料而言，无机颗粒间浙青膜层的厚度在很大程度上决定了材料本身的抗压强度、弹性模量等力学特性。同时由于浙青为憎水材料，浙青膜的厚度很大程度上决定了 CA砂浆抵抗水渗透的能力，而水对材料的渗透又是冻融破坏、盐溶液侵蚀等材料耐久性问题出现的根本原因，因此浙青膜的厚度同时也与CA砂浆的耐久性有很大的相关性。在现阶段的工程实践及科研中没有相关的试验可以直接测得CRTSI型CA砂浆的浙青膜厚度，而由于水泥颗粒经过水化作用后会使得其粒径变大，因此也不能直接从理论计算角度计算CA砂浆固化体系的浙青膜厚度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种CRTS I型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，采用试验结合理论计算的方法确定了浙青膜厚度这一重要的CA砂浆细观结构参数。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]一种CRTS I型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，采用试验结合理论计算的方法确定CRTS I型CA砂浆的浙青膜厚度。CA砂浆固化体从体积组面上包括浙青、水泥水化颗粒、砂及孔隙的体积，其体积组成如图2所示。依据CA砂浆固化体的体积组成关系，要确定浙青膜的厚度，需要首先确定CA砂浆固化体中水泥水化产物颗粒的平均粒径、砂的平均粒径及孔隙的大小(平均粒径)和孔隙率。CA砂浆中浙青膜厚度确定的具体步骤如下:
[0007]一、砂平均粒径
[0008]取500g工程中使用的砂，采用标准筛分试验确定砂级配。由于工程用CA砂浆中砂的主要级配范围为0.6mm以下，因此仅考虑三档粒径对砂粒径的影响，分别为0-0.15mm,
0.15-0.3mm, 0.3tm-0.6mm。通过筛分试验得到以上三档粒径的含量分别为Hi1, m2, m3。计算
砂的平均粒径4 (cm):
[0009]ds = (0.01125/?/, + 0.0225/h, + 0.045/";)/500。
[0010]公式中，mr0.15mm以下砂的质量(g) ；m2 _ &15-0.3mm范围内砂的质量(g);m3一0.3-0.6mm范围内砂的质量(g)。
[0011]二、水泥水化产物的质量及颗粒平均粒径
[0012]采用CA砂浆施工用配合比浇筑CA胶浆(不含砂)7.07cm X 7.07cm X 7.07cm试件，在20°C、60%相对湿度条件下养生56天后从试件中间处截断试件，在截面处取30g胶浆样本并称量质量ma。将样本浸泡于三氯乙烯溶液中，浸泡15分钟后使用过滤装置过滤。浸泡和过滤过程重复至过滤后的颗粒表面无黑色液体残留，此时风干水泥水化产物颗粒试样并称量质量m。。以无水乙醇为分散介质，将所得到的水泥水化产物颗粒进行激光粒度分析试验，得到水泥水化产物颗粒的粒径分布。
[0013]计算水泥水化产物与浙青质量比μ:
【权利要求】
1.一种确定CRTS I型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，其特征在于所述方法采用试验结合理论计算的方法确定CRTS I型CA砂浆的浙青膜厚度，具体步骤如下: 一、砂平均粒径 取500g工程中使用的砂，通过标准筛分试验得到0-0.15mm、0.15-0.3mm、0.3mm-0.6mm三档粒径的含量，计算砂的平均粒径< (cm)； 二、水泥水化产物的质量及颗粒平均粒径 采用CA砂浆施工用配合比浇筑不含砂的CA胶浆7.07cmX7.07cmX7.07cm试件，在20°C、60%相对湿度条件下养生56天后从试件中间处截断试件，在截面处取30g胶浆样本并称量质量叫；将样本浸泡于三氯乙烯溶液中，浸泡15分钟后使用过滤装置过滤，浸泡和过滤过程重复至过滤后的颗粒表面无黑色液体残留，此时风干水泥水化产物颗粒试样并称量质量me ;以无水乙醇为分散介质，将所得到的水泥水化产物颗粒进行激光粒度分析试验，得到水泥水化产物颗粒的粒径分布； 三、孔隙率及孔隙平均粒径 采用CA砂浆施工用配合比浇筑CA砂浆7.07cmX 7.07cmX 7.07cm试件，在20°C、60%相对湿度条件下养生56天后从试件中间处截断试件，在截面处取30g胶浆样本；在室温20°C以下时对样本采用MIP压汞试验测试1000Onm以上孔隙的孔隙平均粒径及孔隙率； 四、砂、水泥水化产物颗粒及孔隙比表面积 将CA砂浆中的砂、水泥水化产物及孔隙均看作球体，分别计算砂、水泥水化产物和孔隙的比表面积； 五、CA砂浆表观密度 取养生56d的7.07cm X 7.07cm X 7.07cm立方体CA砂浆试件称量其质量mQ (g)，然后将试件完全浸入水中，称其水中的质量Hi1 (g)，计算CA砂浆的表观密度P a，此试验重复3次，取平均值为有效表观密度； 六、计算浙青膜厚度:
2.根据权利要求1所述的确定CRTSI型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，其特征在于所述砂的平均粒径^的计算公式如下:
3.根据权利要求1所述的确定CRTSI型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，其特征在于孔隙率α的计算公式如下:
4.根据权利要求1所述的确定CRTSI型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，其特征在于所述孔隙平均粒径&的计算公式如下:
5.根据权利要求1所述的确定CRTSI型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，其特征在于所述砂、水泥水化产物和孔隙的比表面积的计算公式如下:
6.根据权利要求1所述的确定CRTSI型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，其特征在于所述CA砂浆表观密度P a的计算公式如下:
7.根据权利要求1所述的确定CRTSI型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，其特征在于所述CA砂浆固化体单位体积内水泥水化产物的质量MJg)的计算公式如下:.//(1-ω)α
8.根据权利要求1所述的确定CRTSI型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，其特征在于所述CA砂楽;固化体单位体积内浙青的质量Ma(g)的计算公式如下:
9.根据权利要求1所述的确定CRTSI型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，其特征在于所述CA砂浆固化体单位体积内砂的质量Ms (g)
10.根据权利要求7、8或9所述的确定CRTSI型CA砂浆浙青膜厚度的试验方法，其特征在于所述水泥水化产物与浙青质量比μ的计算公式如下:
【文档编号】G01B21/08GK103940396SQ201410152982
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月16日 优先权日:2014年4月16日
【发明者】李云良, 王山山, 赵九野, 欧阳剑, 纪伦, 谭忆秋 申请人:哈尔滨工业大学