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延迟成型时间对超早强水稳碎石强度的影响刘丹 南阳通途公路勘察设计有限公司 河南 南阳 473000 摘要：本文通过室内试验，测试延迟成型时间对超早强水稳碎石强度的影响。结果表明：随着水泥用量的增加，水泥稳定碎石弯拉强度呈增长趋势；外加剂的掺入可以大幅度提高水泥稳定碎石的超早期强度，龄期越短强度提高作用越明显。 关键词：延迟时间；超早强；水泥稳定碎石 水泥稳定土混合料的施工工艺中一直有一个备受关注的问题，这就是水泥的凝结使混合料结硬较快，延迟碾压时间过长而带来的强度损失。我国交通部的《公路路面基层施工技术细则》(JTGTF20_2015)的条文说明中认为：从加水拌和到成型(碾压终了)之间的延迟时间对水泥稳定土混合料的强度和所能达到的最大干密度有明显的影响，延迟时间愈长，混合料的强度和干密度的损失愈大。 1.试验用原材料及试验方案 1.1试验用原材料 原材料主要包括水泥和集料，集料为石灰岩，水泥为普通 32. 5#水泥。经检验，二者各项技术指标均满足规范中相关的要求。外加剂采用CS-I型超早强水泥稳定基层外加剂，此外加剂性状为淡黄色粉末，其主要的矿物成分为硅酸钙、硫铝酸钙、铝酸钙，此外还有部分单晶体。主要化学成分见表1。级配组成见表2所示。 表1 CS-I型超早强水稳基层外加剂的主要化学成分
表2 集料级配组成
本试验通过利用环境箱对10cm×10cm×40cm的梁式试件进行不同温度下的养生，平行试件为4个，使试件在5℃、10℃以及20℃的环境中养生7天，然后测定弯拉强度，试验结果见表3。 表3 不同养生温度7天抗弯拉强度试验结果
1.2试验方案 为对比不同水泥剂量时，外加剂的加入对其路用性能的影响，本研究选用3个水泥剂量进行对比，分别为4%，5%和6%；外加剂掺量选为8%(以水泥重量为基准)，与未掺外加剂时作比较。此外，着重研究了水泥剂量为5%时，4个外加剂掺量(4%，8%，12%，16%)与未掺外加剂的力学性能对比。为方便研究，对各水泥剂量及加外加剂掺量进行编号，见表4。本文中水泥稳定碎石的编号是由水泥剂量编号与外加剂掺量编号共同组成，如：AW8代表水泥剂量4%，外加剂掺量8%。 表4 编号与混合料组成对照表
2.试验结果及分析 延迟时间的试验结果见表5。从表5可以看出：(1)各种水泥稳定碎石随着延迟时间的延长，无侧限抗压强度出现一个峰值。(2)BW0的水泥稳定碎石峰值出现的最早，是在2h左右；BW8的次之，峰值出现在2h～3h之间；BW16的峰值出现的最晚，在3h左右。(3)在同一延迟时间时，各水泥稳定碎石的抗压强度排序为BW16>BW8>BW0，也就是在经过一定的延迟时间以后，掺加外加剂的强度还是有所提高。(4)在同一延迟时间，掺加外加剂的成型压力均比未掺外加剂的有所降低。(5)对各混合料，随着延迟时间的延长，成型压力都是先降低后升高，也就是随着延迟时间的增长，成型压力会出现一谷值，出现的时间均在2h。 表5 延迟时间试验结果
以上试验结果说明外加剂的掺入，不但没有缩短水泥的凝结时间，反而还有一定的缓凝作用，使延迟时间还有一定的延长。分析原因可能是因为水泥中掺入了超早强外加剂，由于水化反应迅速形成3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O，它在C3A表面形成包覆层，并逐渐在C3A表面形成较厚的3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O晶体，并产生一定的晶体压力，使得水泥在水化初期并未因水化加速而出现较早的初凝[45]。另外，外加剂中含有的表面活性剂，有利于避免水泥的簇凝现象，使水泥均匀分散于对于碎石中，有利于强度均匀增长。总之，对于水泥稳定碎石这个液－固－气非均一相的物质材料，由于外加剂的作用，不断影响和改变水泥水化反应过程，从一定程度上延长了延迟时间。 3.结论 在本试验中，当延迟时间在一定范围内时，随着延迟时间的延长，抗压强度会有所提高，而成型压力则有所降低。对这一现象的解释为：进行本试验的室温很低，在8℃～10℃之间，在这个温度时，水泥水化过程进行的比较缓慢。当水泥加水拌和经过一定的延迟时间后，水泥跟水分充分接触，并开始水化产生水化产物，但是还没有开始凝结，这就提高了水泥对碎石的润滑作用，降低了碎石与碎石之间的摩阻力，因此降低了成型压力。同时，这种润滑作用，有利于碎石之间相互嵌挤作用，也就提高了抗压强度。  |
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