养生温湿度对基层材料力学性能影响的对比分析★

张海涛 杨佳南

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨 150040)

0 引言

在路面设计中，水泥土等半刚性基层材料被广泛使用。近年来，关于养生温度对半刚性基层材料路用性能影响的研究逐渐增多，人们似乎认为养生温度对基层材料路用性能的影响要远远大于养生湿度，但是并没有具体的科学依据来证明此观点。

本研究通过控制养生湿度(温度)，分析不同养生温度(湿度)对基层材料力学性能的影响。研究的创新在于不仅研究了养生温度对基层材料力学性能的影响，也研究了养生湿度对基层材料力学性能的影响。以基层材料力学性能为标准，通过养生温湿度对基层材料力学性能影响的不同而确定各自的权重系数，建立不同养生温湿度与养生时间的回归关系。

1 水泥稳定土配合比设计

1.1 水泥

试验所用的水泥为虎鼎水泥厂生产的P.O42.5水泥，经试验测试，符合规范对水泥的要求。

1.2 土

实验用土均直接取自黑龙江哈尔滨，进行资料的查找与对比确定土的液限塑限等指标，土的性质和类别划分如表1所示。

表1 土类划分

1.3 配合比设计

水泥稳定土的水泥剂量为10%，含水率分别采用8%，10%，12%，14%，16%，选用电动击实仪进行水泥稳定土的击实试验。确定水泥剂量为10%的水泥稳定土最佳含水率和最大干密度分别为13%和1.75 g/cm3。

2 水泥稳定土无侧限抗压强度试验

2.1 试件的制作及养生

水泥稳定土的水泥剂量为10%，最佳含水率为13%，最大干密度为1.75 g/cm3。在实验室制成50 mm×50 mm水泥稳定土圆柱体试件。不同养生条件的养生温湿度如表2所示。

表2 不同养生条件的养生温湿度

将1号养生箱内的试件在相应的条件下分别养生1 d,3 d,5 d。2号箱内的试件分别养生12 h,36 h,60 h。3号,4号箱内的试件分别养生3 d,6 d,9 d。养生后的试件分别进行无侧限抗压强度试验。

2.2 试验结果

水泥稳定土无侧限抗压强度试验结果如表3所示。

表3 无侧限抗压强度试验结果

通过对表3数据进行分析，可以得到以下结论：

1)养生过程中，当湿度相同、温度不同时，试件在20 ℃条件下养生3 d所得到的强度与在25 ℃下养生2.5 d的强度相等。即强度相同时的养生温度相差5 ℃，养生时间相差0.5 d，因此，可以换算为养生温度相差1 ℃，养生时间相差2.4 h。

2)养生过程中，当温度相同、湿度不同时，试件在湿度90%条件下养生5.7 d所得到的强度与在湿度96%下养生6 d的强度相等。即强度相同时的养生湿度相差6%，养生时间相差0.29 d，因此，可以换算为养生湿度相差1 %，养生时间相差1.16 h。

3 养生温湿度对水泥稳定土力学性能影响的分析

3.1 不同养生温湿度的权重系数确定

根据表3的试验数据，可以得到不同养生条件下的水泥稳定土无侧限抗压强度与养生时间的关系数据进行回归分析，各强度曲线的回归方程及相关系数如表4所示。

表4 试验数据的回归方程及相关系数

对两个平均曲率进行加权平均计算，可以得到相应的权重系数。计算结果如表5所示。

表5 不同养生温湿度的平均曲率与权重系数

3.2 权重系数的应用

根据表5的平均权重系数，以达到相同的水泥稳定土无侧限抗压强度为标准，可以得到不同养生温湿度的换算养生时间的计算公式。

利用表5的不同养生期的平均权重系数，根据上述公式可得到不同养生期的换算养生时间计算公式，养生前期(1 d～3 d)、养生中期(3 d～7 d)、养生后期(7 d以后)分别为：

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 结语

1)通过对水泥稳定土无侧限抗压强度与养生时间关系曲线的曲率分析，可以发现，无论养生温度和水泥稳定土强度如何影响，水泥稳定土强度增长的速度都是越来越小的。且水泥稳定土在前3 d强度的增长速度最快，3 d之后强度的增长速度逐渐减缓，7 d之后强度的增长速度已经很小。

2)通过对权重系数的分析，可以发现，在水泥稳定土养生过程中，养生温度只有在养生第1天时对强度的影响大于湿度，从养生第2天起，相对于养生温度，养生湿度对水泥稳定土力学性能起更重要的作用。