葉云

摘要：根據(jù)實(shí)際結(jié)果表明，所研究制造的CA砂漿針對(duì)素質(zhì)以及應(yīng)力水平下其疲勞壽命所顯現(xiàn)出的線性相關(guān)性較為的良好；對(duì)于CA砂漿而言，其本身的抗壓強(qiáng)度大小，會(huì)因?yàn)榄h(huán)境溫度的變化而產(chǎn)生較大的波動(dòng)，在盈利水平保持相同的情況下，CA砂漿本身的疲勞壽命（負(fù)溫環(huán)境）較之常溫而言更差一些，而CA砂漿本身的粘彈特性使其在零下20℃的環(huán)境下仍然可以保持較為出色的耐疲勞特性。

關(guān)鍵詞：無碴軌道（板式） CA砂漿 環(huán)境溫度 疲勞

一、試驗(yàn)

（一）原材料介紹

（1）第一項(xiàng)材料：瀝青乳液，對(duì)于自制的CA砂漿而言，其一般情況下選擇使用慢裂快凝類型的瀝青乳液（陽離子）；（2）第二項(xiàng)材料：水泥，一般情況下選擇強(qiáng)度等級(jí)是42.5R的硅酸鹽水泥；（3）第三項(xiàng)材料：砂，一般情況下選擇使用天然的河砂，其細(xì)度模數(shù)保持在1.2，而表觀密度大概為2254.1kg/m3；（4）第四項(xiàng)材料：水，一般情況下就選擇自來水進(jìn)行施工；（5）第五項(xiàng)材料：外加劑，所選擇的外加劑為聚羧酸類型的減水劑，其實(shí)際固含量大小為30%，有效減水率也為30%；所選擇的增稠劑真實(shí)選擇聚丙烯類型的，分子量實(shí)際大小為1x106，并且形態(tài)為固體粉末狀。選擇的消泡劑為磷酸類型的，實(shí)際密度保持在0.95g/ml。

（二）簡(jiǎn)析配比以及其方法

按照在前期所進(jìn)行的試驗(yàn)過程中所得到的實(shí)際配比值，參考表1：

表1：前期試驗(yàn)CA砂漿配比參考

壓強(qiáng)抵抗試驗(yàn)：選擇的試塊為長(zhǎng)方體（規(guī)格：70.7mmx70.7mmx70.7mm），在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)越28天以后，進(jìn)行試驗(yàn)，在進(jìn)行試驗(yàn)以前，將該長(zhǎng)方體試塊放進(jìn)萬能材料測(cè)試機(jī)器中進(jìn)行保溫，持續(xù)時(shí)間30min，同時(shí)按照一定的加載速率（0.4mpa/min）進(jìn)行勻速的加載，從而對(duì)CA砂漿處于不同環(huán)境溫度下實(shí)際的抗壓能力進(jìn)行測(cè)試。

fatigue test（疲勞試驗(yàn)）：當(dāng)CA砂漿試件成型以后（規(guī)格：70.7mmx70.7mmx70.7mm），在進(jìn)行28天的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)以后便開始試驗(yàn)，按照CA砂漿表現(xiàn)出來的受力狀態(tài)，通過材料試驗(yàn)設(shè)備（帶有環(huán)境箱）對(duì)其進(jìn)行壓縮疲勞測(cè)試。選擇的加載模式為應(yīng)力受控加載。選取的荷載循環(huán)特征大小為1，選擇的試驗(yàn)溫度為零下20℃以及20℃，并且對(duì)疲勞測(cè)試的周期以及CA砂漿實(shí)際受到的應(yīng)力水平進(jìn)行綜合的考慮，選取0.90、0.85、0.70、0.75以及0.65、0.60等6個(gè)應(yīng)力水平實(shí)現(xiàn)加載，選擇的加載頻率大小保持在10Hz，所加載的波類型為正弦波。

二、實(shí)驗(yàn)方法、結(jié)果以及相關(guān)討論

（一）對(duì)材料進(jìn)行配比

在本次實(shí)驗(yàn)中，通過對(duì)2種類型完全不同的瀝青水泥比時(shí)間進(jìn)行個(gè)試驗(yàn)，具體的配合比如下所示：

表2：相關(guān)材料配比介紹

（二）試件成型

CA砂漿通過CA砂漿專用攪拌機(jī)拌制，按照表2所示的材料摻配比例稱量好各檔原料。首先將水、乳化瀝青及減水劑投入到攪拌機(jī)中以60r/min的轉(zhuǎn)速攪拌30s，然后加入水泥、砂、消泡劑及鋁粉，以60r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60s，再以120r/min的轉(zhuǎn)速攪拌180s，然后再以60r/min的轉(zhuǎn)速攪拌60s。其攪拌過程如圖1所示。拌制完成后將CA砂漿澆入70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方體試模中，室內(nèi)常溫靜置24h，初始強(qiáng)度形成后脫模，隨后在20℃，60%濕度條件下養(yǎng)生28d。

（三）疲勞性能受到應(yīng)力水平的影響

利用試驗(yàn)所得的0.9、0.8及0.7三個(gè)應(yīng)力水平下的疲勞壽命值N，通過回歸分析得到了疲勞次數(shù)對(duì)數(shù)lg/N與載荷水平S的疲勞方程。

1）配比Ⅰ（A/C=0.4）的疲勞方程為：

2）配比Ⅱ（A/C=0.6）的疲勞方程為：

由回歸方程可以看出，CA砂漿的疲勞壽命對(duì)數(shù)與應(yīng)力水平呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系，并且隨著應(yīng)力水平的提高，CA砂漿的疲勞壽命隨之降低。

（四）乳化瀝青用量對(duì)疲勞性能的影響

將疲勞方程統(tǒng)一寫成如下形式：

式中，k、n為回歸系數(shù)，k值越大說明疲勞壽命對(duì)應(yīng)力水平的變化越敏感，而n值越大說明在相同的應(yīng)力水平下疲勞壽命越大。本項(xiàng)研究通過2組不同的材料配比（配比Ⅰ及配比Ⅱ），研究不同的乳化瀝青用量對(duì)CA砂漿疲勞性能的影響。配比Ⅰ及配比Ⅱ回歸方程的系數(shù)如表3所示。

對(duì)比不同配比的回歸系數(shù)，配比Ⅱ的k、n 值相對(duì)較大，說明當(dāng)瀝青用量增加時(shí)，CA 砂漿的疲勞壽命相應(yīng)地增大，而隨著瀝青用量的增加，C 砂漿固化體的疲勞壽命對(duì)應(yīng)力水平的變化也更為敏感，即應(yīng)力水平的變化對(duì)配比Ⅱ疲勞壽命的影響更為顯著。

如果A/C之間的比值不同，那么其CA砂漿固化體在28天測(cè)試時(shí)間內(nèi)的sem示意如下所示：

（a）A/C比值為0.6；

（b）A/C比值為0.4。

從上我們不難發(fā)現(xiàn)，如果瀝青含量較大（如（a）），那么在整個(gè)微觀結(jié)構(gòu)當(dāng)中，水泥的水化產(chǎn)物大部分都被瀝青膜所包裹，所以使得整個(gè)固化體的韌性加強(qiáng)，使其具有較為突出的變形能力以及擴(kuò)展能力。從而使得整個(gè)的疲勞壽命得到有效的加強(qiáng)。但是當(dāng)瀝青的含量比較小的時(shí)候（如（b）），那么其空間結(jié)構(gòu)便是通過水泥水化物直接搭建而成，而瀝青則是作為填充物，這雖然使得其強(qiáng)度變強(qiáng)，但是疲勞壽命大幅度降低。

三、結(jié)束語

（1）所進(jìn)行研究制作的CA砂漿處于零下20℃以及20℃的環(huán)境下，都能夠表現(xiàn)較為突出的疲勞抗性。其疲勞壽命值以及應(yīng)力水平（符號(hào)為S）都呈現(xiàn)出了較為優(yōu)秀的線性相關(guān)性能，同時(shí)在較為準(zhǔn)確的建立了零下20℃以及20℃環(huán)境溫度下的CA砂漿實(shí)際疲勞方程式。

（2）對(duì)于所研制的CA砂漿而言，其本身的壓強(qiáng)抵抗能力會(huì)因?yàn)榄h(huán)境溫度的變化而發(fā)生較大的變化，在正溫度區(qū)域中，其壓強(qiáng)抵抗能力受到環(huán)境溫度的影響相對(duì)較小，但是在負(fù)溫度區(qū)間內(nèi)，其壓強(qiáng)抵抗能力受到環(huán)境溫度的影響變大。

（3）在應(yīng)力水平保持一致的情況下，所研制的CA砂漿常溫環(huán)境中的疲勞壽命比負(fù)溫條件下要高，但是如果保持在荷載力變化不大的情況下，其本身的粘彈特性使其在零下20℃的環(huán)境下仍然可以保持較為出色的耐疲勞特性。

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