一种水泥乳化沥青复合砂浆宽温域下抗压强度的预测方法

本发明属于道路建筑材料，涉及一种水泥乳化沥青复合砂浆宽温域下抗压强度的预测方法，即依据水泥乳化沥青复合砂浆的配合比和试验情况快速预测出不同温度下任意给定配比的水泥乳化沥青复合砂浆的90d抗压强度。

背景技术：

1、水泥乳化沥青复合(ca)砂浆是一种兼顾沥青好弹性和水泥高强度的半刚半柔建筑材料，可用于高速铁路无砟轨道调平减振层材料，也可用于半柔性路面用灌注式复合浆体以及其它道路与铁道工程中。ca砂浆是由水泥、乳化沥青、砂子、水及外加剂组合而成的材料，其中水泥、沥青为复合胶凝材料。由于水泥和沥青是两种力学性能相差很大的建筑材料，理论上可以通过调整水泥和沥青的比例制备出任意处于水泥砂浆和沥青砂浆力学性能之间的砂浆材料，因此可以根据不同结构物的力学性能需求制备出不同力学性能的砂浆材料。

2、抗压强度是ca砂浆配合比设计时力学性能的主要指标之一。然而，由于ca砂浆抗压强度极大受到沥青与水泥质量比的影响，在制备任意给定抗压强度需求的ca砂浆时，需要通过大量的试验确定合适的沥青与水泥质量比。同时，由于沥青的加入，水泥乳化沥青复合砂浆在抗压强度上表现为温度敏感性材料。另外，乳化沥青普遍对水泥水化具有缓凝作用，养护28d后的ca砂浆的抗压强度仍会出现较大增长。因此，由于沥青加入导致ca砂浆抗压强度的复杂性，大大延长了水泥乳化沥青复合砂浆配合比设计的周期。一个根据ca砂浆配合比快速预测并评定在不同温度下水泥乳化沥青复合砂浆的抗压强度对缩短水泥乳化沥青复合砂浆的设计周期具有重要意义。

3、公开号为cn103163283a的专利文献公布了一种水泥沥青砂浆抗压强度的预测方法，该预测方法认为水泥乳化沥青砂浆抗压强度主要影响因素为沥青与水泥质量比以及水灰比，并借鉴了水泥砂浆抗压强度的设计公式，给出的预测公式形式中关于沥青含量的影响跟水灰比的影响具有相同的形式。导致该抗压强度预测方法对水泥砂浆抗压强度的预测效果较好，但对沥青用量含量较高的水泥乳化沥青砂浆抗压强度的预测效果相对较差。同时，该专利文献只对20℃的水泥乳化沥青砂浆抗压强度进行粗略评估，不能对其它温度下的水泥乳化沥青砂浆抗压强度进行预测。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决不同沥青与水泥质量比的ca砂浆抗压强度设计问题，提供一种考虑沥青与水泥用量比例及温度的ca砂浆抗压强度的预测方法，基于ca砂浆中水泥砂浆强度、沥青与水泥用量比例及温度，经过计算就可以获得ca砂浆的抗压强度。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种水泥乳化沥青复合砂浆宽温域下抗压强度的预测方法，给定温度(t)下ca砂浆的抗压强度(ft)可由水泥砂浆的抗压强度(fc)、沥青与水泥体积比(va/vc)、温度(t，℃)及抗压强度感温性系数a和b计算确定；计算公式为：

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5、公式(1)中，ca砂浆中水泥的体积(vc)和沥青的体积(va)可通过水泥的质量(mc)和密度(ρc)，沥青的质量(ma)和密度(ρa)计算确定；计算公式如下：

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8、公式(1)中，fc为ca砂浆在去除沥青下对应配比的水泥砂浆在标准养护条件下的28d抗压强度；考虑到乳化沥青对水泥水化具有明显缓凝作用，ft为ca砂浆在温度为20±2℃、相对湿度为65％±5％的条件中养护90d的抗压强度。

9、公式(1)中，ca砂浆抗压强度感温性系数a和b通过以下方式求得：已知已知的水泥砂浆的28d抗压强度fc，并固定ca砂浆的沥青与水泥的体积比，基于此测试三个或三个以上温度下ca砂浆的抗压强度，结合公式(4)拟合得到系数a和b：

10、

11、在缺乏实测数据的情况下，当对采用强度等级为42.5水泥且水灰比为0.35-0.5之间的ca砂浆抗压强度进行预测中，fc的取值为50mpa，沥青感温性系数a和b取值为0.0052和0.3921。

12、本发明的有益效果在于：

13、本发明明确了水泥乳化沥青复合砂浆抗压强度与抗压强度的感温性主要与对应水泥砂浆的抗压强度、沥青与水泥体积比确定，并给出了基于水泥砂浆抗压强度和固定配比的ca砂浆抗压强度温度敏感性实测数据的水泥乳化沥青复合砂浆抗压强度预测公式，以及缺乏实测数据下水泥乳化沥青复合砂浆不同温度下的抗压强度预测公式。对于抗压强度预测公式中所涉及的沥青与水泥体积比可直接通过配合比计算得到，给出了沥青感温性系数a和b的试验确定方法及一般情况下的参考值。计算所得的抗压强度值与实测值相对偏差小，具有较好的可靠性，可以很好预测任意沥青与水泥体积比及温度下的水泥乳化沥青复合砂浆的抗压强度。

技术特征：

1.一种水泥乳化沥青复合砂浆宽温域下抗压强度的预测方法，其特征在于，给定温度t下ca砂浆的抗压强度ft可由水泥砂浆的抗压强度fc、沥青与水泥体积比va/vc、温度t及抗压强度感温性系数a和b计算确定；计算公式为：

2.根据权利要求1所述的一种水泥乳化沥青复合砂浆宽温域下抗压强度的预测方法，其特征在于，所述的水泥乳化沥青复合砂浆中水泥的体积vc和沥青的体积va通过水泥的质量mc和密度ρc，沥青的质量ma和密度ρa计算确定；计算公式如下：

3.根据权利要1所述一种水泥乳化沥青复合砂浆宽温域下抗压强度的预测方法，其特征在于，所述的ca砂浆抗压强度感温性系数a和b通过以下方式求得：已知已知的水泥砂浆的28d抗压强度fc，并固定ca砂浆的沥青与水泥的体积比，基于此测试三个或三个以上温度下ca砂浆的抗压强度，结合公式(4)拟合得到系数a和b：

4.根据权利要1所述一种水泥乳化沥青复合砂浆宽温域下抗压强度的预测方法，其特征在于，当对采用强度等级为42.5水泥且水灰比为0.35-0.5之间的ca砂浆的抗压强度进行预测中，fc的取值为50mpa，沥青感温性系数a和b取值为0.0052和0.3921。

技术总结
本发明提供一种水泥乳化沥青复合砂浆宽温域下抗压强度的预测方法，属于建筑材料技术领域。本发明是为不同沥青与水泥用量比下水泥乳化沥青复合砂浆(CA砂浆)的抗压强度设计提供理论计算方法。不同温度(T)下CA砂浆的90d抗压强度(f)可由水泥砂浆抗压强度(f<subgt;C</subgt;)、沥青与水泥体积比(V<subgt;A</subgt;/V<subgt;C</subgt;)、温度(T)及抗压强度感温性系数a和b计算确定。水泥砂浆抗压强度(f<subgt;C</subgt;)及CA砂浆抗压强度感温性系数a和b可以通过试验得到，也可以通过参考本发明的推荐值。本发明对CA砂浆抗压强度的预测值具有较高的精度，可以大幅度缩短CA砂浆力学性能设计周期。

技术研发人员：欧阳剑,周长俊,董素芬,孙依人
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15