CN103645217A - 一种监测施工过程中沥青水泥质量比和水泥沥青砂浆强度增长的方法 - Google Patents
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Abstract
一种监测施工过程中沥青水泥质量比和水泥沥青砂浆强度增长的方法。本发明涉及一种水泥沥青砂浆施工质量检测方法。本发明是为解决目前不存在无砟轨道CA砂浆层施工过程中对于A/C的施工监测方法以及轨道板中CA砂浆的强度增长预测方法的问题，监测沥青水泥质量比的方法：首先按照不同A/C配置CA砂浆标准样，倒入模具中后等间距的插入4片铜网，与电源相连后检测电流和电压，计算电阻值Rn，对比电阻大小则可直接判断施工时A/C的控制。监测强度增长的方法：CA砂浆电阻增长与强度增长基本呈现线性关系，即已知某两个时刻电阻和其中一个强度即可使用正比例公式计算另一个时刻CA砂浆的强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥沥青砂浆施工质量检测方法。
背景技术
水泥沥青砂浆(cement asphalt mortar简称CA砂浆)是由水泥、沥青乳液、砂及多种外加剂胶结固化形成的新型有机无机复合材料，在高速铁路无砟轨道结构中，起到支撑、调节和减振三方面的重要作用。
CA砂浆的力学性能对于高速铁路运营的安全性、经济性及舒适性将产生巨大的影响。由于CA砂浆的主要组成成分是水泥和乳化沥青，而水泥水化后的硬化系统和乳化沥青破乳后的沥青在力学性能方面有很大区别，所以CA砂浆中的（A/C）是材料的重要设计参数；与此同时CA砂浆的强度对于无砟轨道结构的稳定与安全有决定作用，因此对于CA砂浆的强度增长的监测就显得尤为必要。
现阶段没有针对CA砂浆施工过程中的沥青水泥比（A/C）进行检测的方法，但是由于CA砂浆的主要组成材料是乳化沥青和水泥，而两者的物理力学特性却有很大不同，所以在施工过程中对CA砂浆的水泥沥青比（A/C）进行实时的监测具有重要的施工质量监测作用。
发明内容
本发明是为解决目前不存在无砟轨道CA砂浆层施工过程中对于A/C的施工监测方法以及轨道板中CA砂浆的强度增长预测方法的问题，而提供一种监测施工过程中沥青水泥质量比和水泥沥青砂浆强度增长的方法。
本发明的一种监测施工过程中沥青水泥质量比的方法按以下步骤进行：
一、确定沥青与水泥的质量比A/C=1.0～2.0，然后将水泥和沥青按照不同的沥青与水泥的质量比A/C混合均匀，得到不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样，每个标准样有1～2个平行试样；
二、将步骤一得到的不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样分别倒入已知尺寸的长方体塑料模具中，然后在每个模具中等间距的插入4片铜网，铜网长度与塑料模具尺寸匹配，铜网露出CA砂浆一端高度为2cm～3cm，得到待测试样；
三、检测不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样对应的电阻值数组Rn数组，具体检测过程为：将步骤二后位于每个模具两端的2片铜网与电源相连，在位于每个模具两端的2片铜网间检测电流，在位于每个模具中间的2片铜网间检测电压，分别记录标准样和平行试样的电压读数、电流读数及时间，每隔1小时记录一次电压读数及电流读数，连续记录6h～8h，根据记录的电压读数和电流读数计算得出在各个时间点的电阻值，对同一时刻的标准样及平行试样得到的电阻值取平均值记为Rn数组；
四、随机抽取施工时的CA砂浆样本1～4个，按照步骤二的过程操作，得到待测试样；
五、将步骤四后位于模具两端的2片铜网与电源相连，在位于模具两端的2片铜网间检测电流，在位于模具中间的2片铜网间检测电压，在步骤三中记录的时间处记录电压读数和电流读数，根据记录的电压读数和电流读数计算得出在与步骤三相同时间处步骤四抽取的CA砂浆样本的电阻值，对同一时刻的1～4个随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值取平均值，记为R；
六、比较R与Rn数组，若每一时刻的R的数值插入与之对应时刻的Rn数组中相邻的两个数据之间，则R所对应的被测CA砂浆样本的沥青与水泥的质量比A/C位于上述Rn数组中两个相邻数据所对应的CA砂浆的沥青与水泥的质量比A/C之间。
本发明的一种监测施工过程中水泥沥青砂浆强度增长的方法按以下步骤进行：
一、随机抽取施工时的CA砂浆样本1～4个，将抽取的CA砂浆样本倒入已知尺寸的长方体塑料模具中，然后在模具中等间距的插入4片铜网，铜网长度与塑料模具尺寸匹配，铜网露出CA砂浆一端高度为2cm～3cm；
二、在第x天和第y天检测随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值Rx和Ry，在脱模后测量一次第x天的抗压强度δx，然后根据公式
计算得出第y天CA砂浆样本的抗压强度δy；检测电阻值Rx和Ry的方法为：将步骤一后位于模具两端的2片铜网与电源相连，在位于模具两端的2片铜网间检测电流，在位于模具中间的2片铜网间检测电压，1～2天后脱模，脱模后每天记录一次电压读数和电流读数，根据记录的电压读数和电流读数计算得出CA砂浆样本的电阻值，对1～4个随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值取平均值。
本发明提供了一种监测施工过程中沥青水泥质量比和水泥沥青砂浆强度增长的方法。现阶段在高速铁路无砟轨道施工过程中，几乎没有针对CA砂浆中的沥青水泥质量比（A/C）的检测方法，而沥青水泥质量比是CA砂浆最重要的设计参数，因此对施工过程中的A/C监测是十分必要的。本发明解决了施工过程中对沥青水泥质量比的实时监测问题。采用四电极法测电阻进行横向比较的方法简便、快捷、成本低廉，在较短时间内（拌合后6h内）便可得到多个施工段的监测数据。
现阶段针对高速铁路CA砂浆强度增长问题的处理大多基于理论计算，但理论计算本身不能考虑所有影响强度增长的因素，因此具有很大的不确定性。本发明以实验结合理论的方式对CA砂浆的强度增长进行准确度较高的监测。实验中养生条件可以最大程度上接近无砟轨道施工环境温度从而提高了监测的准确性，只进行一次破坏性的抗压强度测试节省材料和时间，施工取样的CA砂浆样本可以进行多次、长期测量因此可以监测较长时期的强度增长情况。
附图说明
图1为插入铜网时的示意图；
图2为电压及电流监测时的示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种监测施工过程中沥青水泥质量比的方法按以下步骤进行：
一、确定沥青与水泥的质量比A/C=1.0～2.0，然后将水泥和沥青按照不同的沥青与水泥的质量比A/C混合均匀，得到不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样，每个标准样有1～2个平行试样；
二、将步骤一得到的不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样分别倒入已知尺寸的长方体塑料模具中，然后在每个模具中等间距的插入4片铜网，铜网长度与塑料模具尺寸匹配，铜网露出CA砂浆一端高度为2cm～3cm，得到待测试样；
三、检测不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样对应的电阻值数组Rn数组，具体检测过程为：将步骤二后位于每个模具两端的2片铜网与电源相连，在位于每个模具两端的2片铜网间检测电流，在位于每个模具中间的2片铜网间检测电压，分别记录标准样和平行试样的电压读数、电流读数及时间，每隔1小时记录一次电压读数及电流读数，连续记录6h～8h，根据记录的电压读数和电流读数计算得出在各个时间点的电阻值，对同一时刻的标准样及平行试样得到的电阻值取平均值记为Rn数组；
四、随机抽取施工时的CA砂浆样本1～4个，按照步骤二的过程操作，得到待测试样；
五、将步骤四后位于模具两端的2片铜网与电源相连，在位于模具两端的2片铜网间检测电流，在位于模具中间的2片铜网间检测电压，在步骤三中记录的时间处记录电压读数和电流读数，根据记录的电压读数和电流读数计算得出在与步骤三相同时间处步骤四抽取的CA砂浆样本的电阻值，对同一时刻的1～4个随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值取平均值，记为R；
六、比较R与Rn数组，若每一时刻的R的数值插入与之对应时刻的Rn数组中相邻的两个数据之间，则R所对应的被测CA砂浆样本的沥青与水泥的质量比A/C位于上述Rn数组中两个相邻数据所对应的CA砂浆的沥青与水泥的质量比A/C之间。
若R的数值超出Rn数组中的数值，则该CA砂浆不合格。
步骤一至五所述的过程在与无砟轨道实际施工环境相同条件下进行。
本实施方式提供了一种监测施工过程中沥青水泥质量比和水泥沥青砂浆强度增长的方法。现阶段在高速铁路无砟轨道施工过程中，几乎没有针对CA砂浆中的沥青水泥质量比（A/C）的检测方法，而沥青水泥质量比是CA砂浆最重要的设计参数，因此对施工过程中的A/C监测是十分必要的。本实施方式解决了施工过程中对沥青水泥质量比的实时监测问题。采用四电极法测电阻进行横向比较的方法简便、快捷、成本低廉，在较短时间内（拌合后6h内）便可得到多个施工段的监测数据。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一至五的过程在无风、阴凉和温度为15～25℃的条件下进行。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中确定沥青与水泥的质量比A/C=1.5～1.7。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中确定沥青与水泥的质量比A/C=1.6。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四中随机抽取施工时的CA砂浆样本2～3个。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式的一种监测施工过程中水泥沥青砂浆强度增长的方法按以下步骤进行：
一、随机抽取施工时的CA砂浆样本1～4个，将抽取的CA砂浆样本倒入已知尺寸的长方体塑料模具中，然后在模具中等间距的插入4片铜网，铜网长度与塑料模具尺寸匹配，铜网露出CA砂浆一端高度为2cm～3cm；
二、在第x天和第y天检测随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值Rx和Ry，在脱模后测量一次第x天的抗压强度δx，然后根据公式
计算得出第y天CA砂浆样本的抗压强度δy；检测电阻值Rx和Ry的方法为：将步骤一后位于模具两端的2片铜网与电源相连，在位于模具两端的2片铜网间检测电流，在位于模具中间的2片铜网间检测电压，1～2天后脱模，脱模后每天记录一次电压读数和电流读数，根据记录的电压读数和电流读数计算得出CA砂浆样本的电阻值，对1～4个随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值取平均值。
步骤一和步骤二所述的过程在与无砟轨道实际施工环境相同条件下进行。
本实施方式提供了一种监测施工过程中沥青水泥质量比和水泥沥青砂浆强度增长的方法。现阶段针对高速铁路CA砂浆强度增长问题的处理大多基于理论计算，但理论计算本身不能考虑所有影响强度增长的因素，因此具有很大的不确定性。本实施方式以实验结合理论的方式对CA砂浆的强度增长进行准确度较高的监测。实验中养生条件可以最大程度上接近无砟轨道施工环境温度从而提高了监测的准确性，只进行一次破坏性的抗压强度测试节省材料和时间，施工取样的CA砂浆样本可以进行多次、长期测量因此可以监测较长时期的强度增长情况。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：步骤一中随机抽取施工时的CA砂浆样本2～3个。其他步骤及参数与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是：步骤一的过程在无风、阴凉和温度为15～25℃的条件下进行。其他步骤及参数与具体实施方式六或七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是：步骤二的过程在无风、阴凉和温度为15～25℃的条件下进行。其他步骤及参数与具体实施方式六至八之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果：
试验一、（结合图1和图2）一种监测施工过程中沥青水泥质量比的方法按以下步骤进行：
一、确定沥青与水泥的质量比A/C=1.5～1.7，然后将水化后的水泥和破乳后的沥青按照不同的沥青与水泥的质量比A/C混合均匀，得到不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样（即有3个标准样，沥青与水泥的质量比A/C分别为1.5、1.6和1.7），每个标准样有2个平行试样；
二、将步骤一得到的不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样分别倒入规格为4cm×4cm×16cm的长方体塑料模具中，然后在每个模具中等间距的插入4片铜网，铜网长度与塑料模具尺寸匹配，铜网露出CA砂浆一端高度为2cm；
三、检测不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样对应的电阻值数组Rn数组（R1、R2和R3），（A/C为1.5对应R1、A/C为1.6对应R2和A/C为1.7对应R3）具体检测过程为：将步骤二后位于每个模具两端的2片铜网与电源相连，在位于每个模具两端的2片铜网间检测电流，在位于每个模具中间的2片铜网间检测电压，分别记录标准样和平行试样的电压读数、电流读数及时间，每隔1小时记录一次电压读数及电流读数，连续记录8h，根据记录的电压读数和电流读数计算得出在各个时间点的电阻值，对同一时刻的标准样及平行试样得到的电阻值取平均值记为R1、R2和R3；
四、随机抽取施工时的CA砂浆样本3个，按照步骤二的过程操作，得到待测试样；
五、将步骤四后位于模具两端的2片铜网与电源相连，在位于模具两端的2片铜网间检测电流，在位于模具中间的2片铜网间检测电压，在步骤三中记录的时间处记录电压读数和电流读数，根据记录的电压读数和电流读数计算得出在与步骤三相同时间处步骤四抽取的CA砂浆样本的电阻值，对同一时刻的3个随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值取平均值，记为R；
六、比较每一时刻的R与对应时刻的R1、R2和R3，R1＜R＜R2，则施工时CA砂浆中沥青与水泥的质量比A/C介于1.5和1.6之间。
本试验步骤一至五的过程在无风、阴凉和温度为15～25℃的条件下进行。
试验二、一种监测施工过程中水泥沥青砂浆强度增长的方法按以下步骤进行：
一、随机抽取施工时的CA砂浆样本3个，将抽取的CA砂浆样本倒入规格为4cm×4cm×16cm的长方体塑料模具中，然后在模具中等间距的插入4片铜网，铜网长度与塑料模具尺寸匹配，铜网露出CA砂浆一端高度为2cm；
二、在第3天和第28天检测随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值R3和R28，在脱模后第1天（即第3天）测量一次抗压强度δ3，然后根据公式
计算得出第28天CA砂浆样本的抗压强度δ28；检测电阻值R3和R28的方法为：将步骤一后位于模具两端的2片铜网与电源相连，在位于模具两端的2片铜网间检测电流，在位于模具中间的2片铜网间检测电压，2天后脱模，脱模后每天记录一次电压读数和电流读数，根据记录的电压读数和电流读数计算得出CA砂浆样本的电阻值，对3个随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值取平均值，即得到R3和R28。
步骤一和步骤二的过程在无风、阴凉和温度为15～25℃的条件下进行。
Claims (9)
1.一种监测施工过程中沥青水泥质量比的方法，其特征在于一种监测施工过程中沥青水泥质量比的方法按以下步骤进行：
一、确定沥青与水泥的质量比A/C=1.0～2.0，然后将水泥和沥青按照不同的沥青与水泥的质量比A/C混合均匀，得到不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样，每个标准样有1～2个平行试样；
二、将步骤一得到的不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样分别倒入已知尺寸的长方体塑料模具中，然后在每个模具中等间距的插入4片铜网，铜网长度与塑料模具尺寸匹配，铜网露出CA砂浆一端高度为2cm～3cm，得到待测试样；
三、检测不同沥青与水泥的质量比A/C的CA砂浆标准样对应的电阻值数组Rn数组，具体检测过程为：将步骤二后位于每个模具两端的2片铜网与电源相连，在位于每个模具两端的2片铜网间检测电流，在位于每个模具中间的2片铜网间检测电压，分别记录标准样和平行试样的电压读数、电流读数及时间，每隔1小时记录一次电压读数及电流读数，连续记录6h～8h，根据记录的电压读数和电流读数计算得出在各个时间点的电阻值，对同一时刻的标准样及平行试样得到的电阻值取平均值记为Rn数组；
四、随机抽取施工时的CA砂浆样本1～4个，按照步骤二的过程操作，得到待测试样；
五、将步骤四后位于模具两端的2片铜网与电源相连，在位于模具两端的2片铜网间检测电流，在位于模具中间的2片铜网间检测电压，在步骤三中记录的时间处记录电压读数和电流读数，根据记录的电压读数和电流读数计算得出在与步骤三相同时间处步骤四抽取的CA砂浆样本的电阻值，对同一时刻的1～4个随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值取平均值，记为R；
六、比较R与Rn数组，若每一时刻的R的数值插入与之对应时刻的Rn数组中相邻的两个数据之间，则R所对应的被测CA砂浆样本的沥青与水泥的质量比A/C位于上述Rn数组中两个相邻数据所对应的CA砂浆的沥青与水泥的质量比A/C之间。
2.根据权利要求1所述的一种监测施工过程中沥青水泥质量比的方法，其特征在于其中步骤一至五的过程在无风、阴凉和温度为15～25℃的条件下进行。
3.根据权利要求1或2所述的一种监测施工过程中沥青水泥质量比的方法，其特征在于步骤一中确定沥青与水泥的质量比A/C=1.5～1.7。
4.根据权利要求3所述的一种监测施工过程中沥青水泥质量比的方法，其特征在于步骤一中确定沥青与水泥的质量比A/C=1.6。
5.根据权利要求3所述的一种监测施工过程中沥青水泥质量比的方法，其特征在于步骤四中随机抽取施工时的CA砂浆样本2～3个。
6.一种监测施工过程中水泥沥青砂浆强度增长的方法，其特征在于一种监测施工过程中水泥沥青砂浆强度增长的方法按以下步骤进行：
一、随机抽取施工时的CA砂浆样本1～4个，将抽取的CA砂浆样本倒入已知尺寸的长方体塑料模具中，然后在模具中等间距的插入4片铜网，铜网长度与塑料模具尺寸匹配，铜网露出CA砂浆一端高度为2cm～3cm；
二、在第x天和第y天检测随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值Rx和Ry，在脱模后测量一次第x天的抗压强度δx，然后根据公式
计算得出第y天CA砂浆样本的抗压强度δy；检测电阻值Rx和Ry的方法为：将步骤一后位于模具两端的2片铜网与电源相连，在位于模具两端的2片铜网间检测电流，在位于模具中间的2片铜网间检测电压，1～2天后脱模，脱模后每天记录一次电压读数和电流读数，根据记录的电压读数和电流读数计算得出CA砂浆样本的电阻值，对1～4个随机抽取施工时的CA砂浆样本的电阻值取平均值。
7.根据权利要求6所述的一种监测施工过程中水泥沥青砂浆强度增长的方法，其特征在于步骤一中随机抽取施工时的CA砂浆样本2～3个。
8.根据权利要求6或7所述的一种监测施工过程中水泥沥青砂浆强度增长的方法，其特征在于步骤一的过程在无风、阴凉和温度为15～25℃的条件下进行。
9.根据权利要求8所述的一种监测施工过程中水泥沥青砂浆强度增长的方法，其特征在于步骤二的过程在无风、阴凉和温度为15～25℃的条件下进行。
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