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        養(yǎng)生溫濕度對基層材料力學(xué)性能影響的對比分析★

        2020-05-05 03:00:20張海濤楊佳南
        山西建筑 2020年9期
        關(guān)鍵詞:材料力學(xué)溫濕度濕度

        張海濤 楊佳南

        (東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150040)

        0 引言

        在路面設(shè)計中,水泥土等半剛性基層材料被廣泛使用。近年來,關(guān)于養(yǎng)生溫度對半剛性基層材料路用性能影響的研究逐漸增多,人們似乎認(rèn)為養(yǎng)生溫度對基層材料路用性能的影響要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于養(yǎng)生濕度,但是并沒有具體的科學(xué)依據(jù)來證明此觀點。

        本研究通過控制養(yǎng)生濕度(溫度),分析不同養(yǎng)生溫度(濕度)對基層材料力學(xué)性能的影響。研究的創(chuàng)新在于不僅研究了養(yǎng)生溫度對基層材料力學(xué)性能的影響,也研究了養(yǎng)生濕度對基層材料力學(xué)性能的影響。以基層材料力學(xué)性能為標(biāo)準(zhǔn),通過養(yǎng)生溫濕度對基層材料力學(xué)性能影響的不同而確定各自的權(quán)重系數(shù),建立不同養(yǎng)生溫濕度與養(yǎng)生時間的回歸關(guān)系。

        1 水泥穩(wěn)定土配合比設(shè)計

        1.1 水泥

        試驗所用的水泥為虎鼎水泥廠生產(chǎn)的P.O42.5水泥,經(jīng)試驗測試,符合規(guī)范對水泥的要求。

        1.2 土

        實驗用土均直接取自黑龍江哈爾濱,進(jìn)行資料的查找與對比確定土的液限塑限等指標(biāo),土的性質(zhì)和類別劃分如表1所示。

        表1 土類劃分

        1.3 配合比設(shè)計

        水泥穩(wěn)定土的水泥劑量為10%,含水率分別采用8%,10%,12%,14%,16%,選用電動擊實儀進(jìn)行水泥穩(wěn)定土的擊實試驗。確定水泥劑量為10%的水泥穩(wěn)定土最佳含水率和最大干密度分別為13%和1.75 g/cm3。

        2 水泥穩(wěn)定土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗

        2.1 試件的制作及養(yǎng)生

        水泥穩(wěn)定土的水泥劑量為10%,最佳含水率為13%,最大干密度為1.75 g/cm3。在實驗室制成50 mm×50 mm水泥穩(wěn)定土圓柱體試件。不同養(yǎng)生條件的養(yǎng)生溫濕度如表2所示。

        表2 不同養(yǎng)生條件的養(yǎng)生溫濕度

        將1號養(yǎng)生箱內(nèi)的試件在相應(yīng)的條件下分別養(yǎng)生1 d,3 d,5 d。2號箱內(nèi)的試件分別養(yǎng)生12 h,36 h,60 h。3號,4號箱內(nèi)的試件分別養(yǎng)生3 d,6 d,9 d。養(yǎng)生后的試件分別進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗。

        2.2 試驗結(jié)果

        水泥穩(wěn)定土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果如表3所示。

        表3 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗結(jié)果

        通過對表3數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,可以得到以下結(jié)論:

        1)養(yǎng)生過程中,當(dāng)濕度相同、溫度不同時,試件在20 ℃條件下養(yǎng)生3 d所得到的強(qiáng)度與在25 ℃下養(yǎng)生2.5 d的強(qiáng)度相等。即強(qiáng)度相同時的養(yǎng)生溫度相差5 ℃,養(yǎng)生時間相差0.5 d,因此,可以換算為養(yǎng)生溫度相差1 ℃,養(yǎng)生時間相差2.4 h。

        2)養(yǎng)生過程中,當(dāng)溫度相同、濕度不同時,試件在濕度90%條件下養(yǎng)生5.7 d所得到的強(qiáng)度與在濕度96%下養(yǎng)生6 d的強(qiáng)度相等。即強(qiáng)度相同時的養(yǎng)生濕度相差6%,養(yǎng)生時間相差0.29 d,因此,可以換算為養(yǎng)生濕度相差1 %,養(yǎng)生時間相差1.16 h。

        3 養(yǎng)生溫濕度對水泥穩(wěn)定土力學(xué)性能影響的分析

        3.1 不同養(yǎng)生溫濕度的權(quán)重系數(shù)確定

        根據(jù)表3的試驗數(shù)據(jù),可以得到不同養(yǎng)生條件下的水泥穩(wěn)定土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與養(yǎng)生時間的關(guān)系數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,各強(qiáng)度曲線的回歸方程及相關(guān)系數(shù)如表4所示。

        表4 試驗數(shù)據(jù)的回歸方程及相關(guān)系數(shù)

        對兩個平均曲率進(jìn)行加權(quán)平均計算,可以得到相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。計算結(jié)果如表5所示。

        表5 不同養(yǎng)生溫濕度的平均曲率與權(quán)重系數(shù)

        3.2 權(quán)重系數(shù)的應(yīng)用

        根據(jù)表5的平均權(quán)重系數(shù),以達(dá)到相同的水泥穩(wěn)定土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn),可以得到不同養(yǎng)生溫濕度的換算養(yǎng)生時間的計算公式。

        利用表5的不同養(yǎng)生期的平均權(quán)重系數(shù),根據(jù)上述公式可得到不同養(yǎng)生期的換算養(yǎng)生時間計算公式,養(yǎng)生前期(1 d~3 d)、養(yǎng)生中期(3 d~7 d)、養(yǎng)生后期(7 d以后)分別為:

        T=0.51×Tt×Δt+0.49×Th×Δh,

        T=0.41×Tt×Δt+0.59×Th×Δh,

        T=0.40×Tt×Δt+0.60×Th×Δh。

        4 結(jié)語

        1)通過對水泥穩(wěn)定土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與養(yǎng)生時間關(guān)系曲線的曲率分析,可以發(fā)現(xiàn),無論養(yǎng)生溫度和水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度如何影響,水泥穩(wěn)定土強(qiáng)度增長的速度都是越來越小的。且水泥穩(wěn)定土在前3 d強(qiáng)度的增長速度最快,3 d之后強(qiáng)度的增長速度逐漸減緩,7 d之后強(qiáng)度的增長速度已經(jīng)很小。

        2)通過對權(quán)重系數(shù)的分析,可以發(fā)現(xiàn),在水泥穩(wěn)定土養(yǎng)生過程中,養(yǎng)生溫度只有在養(yǎng)生第1天時對強(qiáng)度的影響大于濕度,從養(yǎng)生第2天起,相對于養(yǎng)生溫度,養(yǎng)生濕度對水泥穩(wěn)定土力學(xué)性能起更重要的作用。

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