簡析水泥混凝土路面配合比設計重要性

陳紀淼

【摘要】水泥混凝土路面因受車輛荷載的沖擊摩擦和反復彎曲等作用,同時還受溫度、濕度反復變化的影響,因此路面應具有較高的抗彎拉強度、良好的耐磨性能和盡可能小的脹縮性。這就要有良好配合比設計,才能達到這樣的要求,本文通過闡述混凝土組成材料對路面質量的影響,了解水泥混凝土路面配合比設計重要性。

【關鍵詞】 混凝土 組成材料 配合比重要性

一、前言

隨著我國西部大開發戰略的進一步實施,我省經濟建設的快速發展,特別是公路建設得到了迅猛發展,尤其水泥混凝土路面發展迅速。盡管水泥混凝土路面一次性投資大,但它具有高強耐磨、耐久、養護費用低、使用壽命長、車行速度高等優點,使混凝土路面近幾年來發展很快,特別是大交通量的公路和城市道路,通村公路等更多地采用水泥混凝土路面。

水泥混凝土路面因受車輛荷載的沖擊摩擦和反復彎曲等作用,同時還受溫度、濕度反復變化的影響,因此路面應具有較高的抗彎拉強度、良好的耐磨性能和盡可能小的脹縮性。而影響上述性能的因素是多方面的,有原材料性能的波動、混凝土養護的好壞、施工工藝的優劣、施工管理水平及施工溫度、濕度的影響等,

二、混凝土原材料對路面質量影響

1.水泥

混凝土路面的性能在很大程度上取決于水泥的性能,水泥根據礦物組成的不同而有許多種類,因此應選用安定性合格、強度高、干縮小、耐磨和抗凍較好的水泥。就品種而言,應選用質量穩定的普通硅酸鹽水泥,水泥的標號應根據道路等級、強度要求選用。水泥用量的多少直接影響混凝土質量,水泥過多過少都不利于混凝土質量,因此配合比設計的第一個重點就是水泥用量的確定。

2.細集料

細集料對混凝土的強度及混凝土路面的耐磨性有較大的影響。如壓槽、拉槽、刻槽等都是通過表面層形成的線狀槽來實現的。如果砂子的耐磨性差,與水泥膠結能力不好,路面的耐磨性和耐久性就會變差。據資料介紹,當砂中石英含量大于三分之一時,路面的耐磨性能明顯增強。其次是砂子的顆粒級配及粗細程度。砂子的顆粒級配表示大小顆粒砂的搭配情況,混凝土或砂漿中砂的空隙是由水泥來填充的,為達到節約水泥、提高強度和耐久性,應盡量減少砂粒之間的空隙。良好的級配應有較多的粗顆粒,同時配有適當的中顆粒及少量細顆粒填充其空隙。

3.粗集料

粗集料是混凝土的主要組成部分,也是影響強度的重要因素之一。粗集料對強度的影響取決于集料的表面特征、顆粒級配及其力學性能。

(1)顆粒級配。石子級配好壞對節約水泥和保證混凝土具有良好的和易性有很大關系。粗集料應具有較好的顆粒間的搭配,以減少空隙率,增強混凝土密實性。粗集料的顆粒級配采用篩分法測定,連續級配石子顆粒呈連續性,用連續級配的集料配制的混凝土混合料,其和易性較好,不易發生分層離析現象。

(2)強度。為保證混凝土的強度要求,粗集料都必須是質地致密、具有足夠的強度。當混凝土受荷后,在集料與砂漿界面處產生拉應力和剪應力。當界面有保障時,集料顆粒所受的應力要比砂漿大,如果集料強度不高,混凝土可能因集料的破壞而破壞;另一方面,如果集料強度過高,會使界面拉應力增大,從而降低粘結強度,因此集料的強度與界面粘結強度的優化匹配對提高混凝土強度具有實際意義。一般集料強度是混凝土強度的2- 3倍比較合適。

(3)表面特征。粗集料的粒形、表面結構主要影響集料與砂漿的界面粘結強度,從而影響混凝土的強度。石子粒徑大,其表面積隨之減少,因此保證一定厚度的潤滑層所需的水泥砂漿的數量也相應減少,所以石子最大粒徑在條件許可下,應盡量選用大些的。但在一定條件下增加粗集料的最大粒徑, 因泌水、振搗不實的薄弱面的增加而降低混凝土強度。但從耐久性、抗磨性及經濟的角度考慮,集料粒徑又不宜過小,一般在30- 40mm之間較為合適。

三、混凝土配合比對路面質量的重要性

混凝土配合比除了要滿足強度要求外,還要考慮預防早期裂縫的發生。常見的有塑性裂縫、膨脹裂縫等。這些裂縫對路面的危害極大,輕者降低路面強度及耐久性,重者導致板體破壞。

塑性收縮裂縫與季節、氣溫、濕度、運距等有關。新鋪筑的混凝土路面,當單位用水量過大時,將發生集料與水分離的現象。集料下沉,水上浮。造成表面泌水,在不采用真空吸水或復振工藝時,最終在路面表面形成裂縫,嚴重時路面脫皮。預防措施是選用泌水適當的配合比,一般在測坍落度時,坍落度桶周圍基本不泌水為宜。塑性收縮裂縫主要由于泌水量過少而引起的,當然也可能由于急劇干燥而引起,因此路面混凝土并不是泌水越小越好。適當增加泌水量,使路面表面有足夠的供水泥水化的水,同時要重視混凝土的初期養生。混凝土表面必須有遮蓋物以防水分過快蒸發。

膨脹裂縫是由于水化過程中釋放出大量的熱能,使混凝土內部溫度升高,而板面溫度散熱較快,這樣形成較大的內外溫差,當溫度應力大于混凝土抗拉應力時,便產生裂縫。預防辦法是優先選用水熱化低的水泥,降低入模溫度,采取蓄水法和覆蓋法進行降溫。

四、結語

綜上所述,隨著我國公路建設事業的發展,水泥混凝土路面修筑里程的增加和對質量要求的提高,對混凝土路面的認識也在加深,對于路面混凝土配合比的設計我們將會不斷積累新的經驗,強化對混凝土原材料的篩選,深刻認識混凝土原材料與配合比對水泥混凝土路面質量的重要性,把這些經驗認識應用于公路工程實踐中,不斷提高路面質量。

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