細(xì)集料性能對(duì)路面水泥混凝土拌合物性能及彎拉強(qiáng)度的影響

關(guān)鍵詞:路面水泥混凝土細(xì)集料工作性彎拉強(qiáng)度 

一、概述 

路面水泥混凝土較之瀝青混凝土由于取材方便，維護(hù)成本相對(duì)較低而被廣泛采用，但水泥混凝土屬剛性材料易損壞，再加上設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中一些不確定因素的影響，導(dǎo)致路面在使用過(guò)程中難以達(dá)到耐久性的要求。由于路面水泥混凝土板主要承受車行荷載和一些外在環(huán)境因素的作用，其破壞主要表現(xiàn)為斷裂。車輛行駛和制動(dòng)時(shí)，車輪后側(cè)的路面受到很大的切向應(yīng)力的作用；面層溫度隨著氣溫升降而變化，其收縮受下臥層摩阻力的影響也會(huì)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，在兩種力的反復(fù)作用下，當(dāng)荷載疲勞應(yīng)力和溫度應(yīng)力之和超過(guò)混凝土板的抗彎拉強(qiáng)度時(shí)混凝土板就會(huì)產(chǎn)生疲勞斷裂損壞。因此減少混凝土的斷裂損壞首先就應(yīng)提高混凝土的彎拉強(qiáng)度。 

相關(guān)研究表明：對(duì)路面混凝土彎拉強(qiáng)度影響最大的因素是水灰比和壓實(shí)度。水灰比相同的情況下壓實(shí)度越大強(qiáng)度越高。有施工經(jīng)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)顯示，混凝土即使只含有5％的空隙其彎拉強(qiáng)度將下降30％左右。要保證施工中壓實(shí)程度盡可能高首先就要求混凝土具有良好的工作性。 

本文主要通過(guò)路面混凝土的試驗(yàn)室配制實(shí)踐，研究混凝土組成材料中細(xì)集料性能對(duì)混凝土拌合物性能的影響，優(yōu)化選擇合適的細(xì)集料，在提高混凝土拌合物性能的同時(shí)提高混凝土彎拉強(qiáng)度。 

二、試驗(yàn)用原材料 

1.水泥 

p.o32.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，生產(chǎn)廠：江蘇巨龍水泥生產(chǎn)集團(tuán)，28天抗壓強(qiáng)度42.1mpa，抗折強(qiáng)度6.7mpa，初凝時(shí)間4小時(shí)55分鐘，終凝時(shí)間7小時(shí)45分鐘。 

2.粗集料 

碎石，顆粒級(jí)配為5～31.5mm連續(xù)粒級(jí)，產(chǎn)地:徐州創(chuàng)業(yè)采石廠，針片狀含量6.2％ ，壓碎指標(biāo)值9％。 

3.細(xì)集料 

選用四種不同細(xì)度模數(shù)的河砂，取自兩個(gè)產(chǎn)地，其性能列于下表： 

表１試驗(yàn)用細(xì)集料性能 

 

三、試驗(yàn) 

依據(jù)gb97-86《道路混凝土施工及驗(yàn)收規(guī)范》和jgj55-2000《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》中有關(guān)規(guī)定試驗(yàn)，設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度4.5 mpa，要求坍落度10～30mm，采用標(biāo)準(zhǔn)試件尺寸為：150*150*550mm,人工振實(shí)成型,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。 

四、試驗(yàn)結(jié)果分析 

1.細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)和級(jí)配區(qū)對(duì)混凝土拌合物性能及彎拉強(qiáng)度的影響 

用不同細(xì)度模數(shù)和級(jí)配區(qū)的細(xì)集料、相同水灰比成型的混凝土其最終試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表： 

表2細(xì)集料細(xì)度模數(shù)和級(jí)配區(qū)對(duì)混凝土拌合物性能和彎拉強(qiáng)度的影響 

 

圖１細(xì)集料細(xì)度模數(shù)與彎拉強(qiáng)度的關(guān)系曲線 

由表2和圖１中的數(shù)據(jù)可以得出：當(dāng)水灰比一定時(shí)路面混凝土拌合物的性能隨著細(xì)集料的細(xì)度模數(shù)(砂率也應(yīng)參照細(xì)度模數(shù)確定)不同而變化：①當(dāng)河砂的細(xì)度模數(shù)ｍx3.0為粗砂時(shí)，相同條件下每立方米拌合物的用水量和水泥用量都有所減少，但混凝土彎拉強(qiáng)度也相應(yīng)降低。 

很明顯砂的細(xì)度模數(shù)過(guò)小，同條件下每立方混凝土的需水量就大,水泥用量也大，而工程上為防止混凝土路面板出現(xiàn)收縮裂縫，應(yīng)盡量降低水泥用量；而太大的細(xì)度模數(shù)也會(huì)造成混凝土拌合物性能差、混凝土強(qiáng)度減小的現(xiàn)象。所以從即保證質(zhì)量又經(jīng)濟(jì)合理的角度考慮，選擇細(xì)度模數(shù)在2.5～2.8之間的中砂作為路面混凝土的細(xì)集料是較為理想的。 

砂的級(jí)配區(qū)與細(xì)度模數(shù)是基本對(duì)應(yīng)的，中砂與2區(qū)、粗砂與1區(qū)、細(xì)砂與3區(qū)基本對(duì)應(yīng)，級(jí)配區(qū)對(duì)混凝土拌合物的影響與細(xì)度模數(shù)是一致的，在此不再贅述。 

2.含泥量與泥塊含量對(duì)拌合物性能及混凝土彎拉強(qiáng)度的影響 

細(xì)集料中含泥量與泥塊含量對(duì)混凝土拌合物的性能沒(méi)有太大的影響但對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響很大。如果細(xì)集料含泥量或泥塊含量過(guò)大會(huì)嚴(yán)重降低混凝土的抗壓和抗彎拉強(qiáng)度；泥塊含量過(guò)多還會(huì)造成混凝土強(qiáng)度不均勻，使設(shè)計(jì)路面達(dá)不到強(qiáng)度和耐久性的要求。因此不同等級(jí)的路面都明確規(guī)定含泥量和泥塊含量的允許值，超過(guò)允許值的材料是不應(yīng)被使用的。 

結(jié)論 

1.粗細(xì)適中的細(xì)骨料能保證路面混凝土達(dá)到最佳工作性，優(yōu)選合適的細(xì)集料能很大程度提高路面混凝土拌合物性能。 

2.細(xì)集料的含泥量與泥塊含量對(duì)混凝土拌合物性能的影響不大，但對(duì)其強(qiáng)度影響明顯。 

3.配制路面混凝土應(yīng)優(yōu)選細(xì)度模數(shù)在2.5～2.8之間的中砂作為細(xì)集料，以保證拌合物具有良好的工作性，便于在施工中提高路面混凝土的彎拉強(qiáng)度和耐久性。 

參考文獻(xiàn)： 

[1]公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范 北京:人民交通出版社,2003 

[2]普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2001 

[3]粗集料性能對(duì)路面混凝土抗折強(qiáng)度的影響 混凝土,2002(12) 

作者簡(jiǎn)介：沈紅梅，女，2001年畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué)建筑工程專業(yè)，主要從事工程檢測(cè)、工程施工管理工作，有十年的工程檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)及施工、瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)和施工有多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。