養生溫濕度對基層材料力學性能影響的對比分析★

張海濤 楊佳南

(東北林業大學土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

在路面設計中，水泥土等半剛性基層材料被廣泛使用。近年來，關于養生溫度對半剛性基層材料路用性能影響的研究逐漸增多，人們似乎認為養生溫度對基層材料路用性能的影響要遠遠大于養生濕度，但是并沒有具體的科學依據來證明此觀點。

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

1 水泥穩定土配合比設計

1.1 水泥

試驗所用的水泥為虎鼎水泥廠生產的P.O42.5水泥，經試驗測試，符合規范對水泥的要求。

1.2 土

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

表1 土類劃分

1.3 配合比設計

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

2 水泥穩定土無側限抗壓強度試驗

2.1 試件的制作及養生

水泥穩定土的水泥劑量為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水泥穩定土圓柱體試件。不同養生條件的養生溫濕度如表2所示。

表2 不同養生條件的養生溫濕度

將1號養生箱內的試件在相應的條件下分別養生1 d,3 d,5 d。2號箱內的試件分別養生12 h,36 h,60 h。3號,4號箱內的試件分別養生3 d,6 d,9 d。養生后的試件分別進行無側限抗壓強度試驗。

2.2 試驗結果

水泥穩定土無側限抗壓強度試驗結果如表3所示。

表3 無側限抗壓強度試驗結果

通過對表3數據進行分析，可以得到以下結論：

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

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

3 養生溫濕度對水泥穩定土力學性能影響的分析

3.1 不同養生溫濕度的權重系數確定

根據表3的試驗數據，可以得到不同養生條件下的水泥穩定土無側限抗壓強度與養生時間的關系數據進行回歸分析，各強度曲線的回歸方程及相關系數如表4所示。

表4 試驗數據的回歸方程及相關系數

對兩個平均曲率進行加權平均計算，可以得到相應的權重系數。計算結果如表5所示。

表5 不同養生溫濕度的平均曲率與權重系數

3.2 權重系數的應用

根據表5的平均權重系數，以達到相同的水泥穩定土無側限抗壓強度為標準，可以得到不同養生溫濕度的換算養生時間的計算公式。

利用表5的不同養生期的平均權重系數，根據上述公式可得到不同養生期的換算養生時間計算公式，養生前期(1 d～3 d)、養生中期(3 d～7 d)、養生后期(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 結語

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

2)通過對權重系數的分析，可以發現，在水泥穩定土養生過程中，養生溫度只有在養生第1天時對強度的影響大于濕度，從養生第2天起，相對于養生溫度，養生濕度對水泥穩定土力學性能起更重要的作用。