MixConverter在水泥砼路面中的應(yīng)用效果研究

于淵卓

（廣東羅陽高速公路有限公司，廣東廣州 510100）

MixConverter在水泥砼路面中的應(yīng)用效果研究

于淵卓

（廣東羅陽高速公路有限公司，廣東廣州 510100）

通過在室內(nèi)對砼進行抗壓強度、抗彎強度、抗開裂性能、抗氯離子滲透性試驗，研究了水化反應(yīng)增強劑MixConverter在水泥砼路面中的應(yīng)用效果，試驗結(jié)果表明，在砼中添加MixConverter，可明顯提高砼的抗壓與抗彎強度，有效防止砼塑性收縮開裂的擴展，顯著降低抗氯離子擴散系數(shù)；并通過試驗路的鋪筑進一步證明了MixConverter對砼強度與開裂的改善效果。

公路；水泥砼路面；水化反應(yīng)增強劑；抗壓強度；抗拉強度；開裂

向水泥砼中摻添加劑是延長水泥砼路面使用壽命最簡單實用的手段。該文采用水化反應(yīng)增強劑MixConverter來改善傳統(tǒng)水泥砼配合比設(shè)計，提高傳統(tǒng)水泥砼的性能，延長水泥砼路面的服務(wù)時間。

1　試驗過程

1.1試驗材料

水泥為42.5普通硅酸鹽水泥，其主要性能指標如表1所示；細集料為湘江中砂；粗集料為粒徑5～31.5mm的級配碎石。

表1　水泥的主要性能指標

MixConverter是一種不透明白色、非石油基、無毒、無臭、使用方便、中性環(huán)保的膠質(zhì)液體基質(zhì)。添加該材料能促進砼的水化作用，在砼內(nèi)部形成一種微觀結(jié)構(gòu)，減少毛細孔和凝膠氣泡的體積、無塑性顆粒分離現(xiàn)象，加強水泥漿與骨料間的粘結(jié)，提高砼的密實度，形成一種堅固、密實不滲水的結(jié)構(gòu)，增強砼的整體強度及耐久性。其技術(shù)指標如表2所示。

1.2使用效果試驗研究與評價

1.2.1砼配合比設(shè)計

根據(jù)高等級水泥砼路面常用強度等級，按C40設(shè)計砼配合比，成型基準砼試件M0，同時按水泥單方用量的0.2%、0.3%和0.4%摻入MixConverter（分別用M2、M3、M4表示），適當(dāng)調(diào)整水泥和砂、石材料用量，其配合比如表3所示。

表2　MixConverter的技術(shù)指標

表3　砼試驗配合比　kg/m3

1.2.2抗壓強度和抗彎強度試驗

抗壓強度和抗彎強度試驗均參照文獻［6］進行，其中抗壓強度試驗采用尺寸為100mm×100mm ×100mm的非標準立方體試件，抗彎強度試驗采用尺寸為100mm×100mm×400mm的非標準棱柱體試件。分別測試其7、14和28d抗壓強度及抗彎強度，試驗結(jié)果如表4所示。

由表4可知：維持砼坍落度基本不變，MixCon-verter的摻入，減少了砼單位用水量，增加了砼7、14 和28d抗壓強度及抗彎強度，起到了減水增強的作用。摻加0.2%MixConverter的M2試件的抗壓、抗折強度稍高于M0試件，摻加0.3%和0.4% MixConverter的M3、M4試件的7d抗壓強度比M0試件分別提高7.7%、12.8%，28d抗壓強度分別提高9.5%、13.4%，7d抗折強度分別提高9.6%、10.2%，28d抗折強度分別提高9.1%、11.8%。說明在砼中摻MixConverter能明顯提高砼的早期和后期強度，且摻量越多強度提高越明顯。這是因為MixConverter在砼拌和過程中參與水化反應(yīng)，能促進水化硅酸鈣凝膠的產(chǎn)生，使砼內(nèi)部形成更為致密的微觀結(jié)構(gòu)，進而提高砼的早期強度。此外，在砼養(yǎng)護過程中，MixConverter還能使砼水化程度最大化，進一步提高砼的密實度，使后期強度也明顯提高。

表4　砼坍落度和強度試驗結(jié)果

1.2.3抗裂性能試驗

采用平板法進行試驗，試驗?zāi)＞邊⒖嘉墨I［7］、［8］的研究成果，結(jié)構(gòu)尺寸為600mm×900mm× 80mm。向模具內(nèi)澆筑砼，振搗、抹平后用塑料薄膜覆蓋，2h后用40W電風(fēng)扇對試件表面吹風(fēng)，24h后結(jié)束。記錄初裂時間，試驗結(jié)束后統(tǒng)計裂紋數(shù)量、長度與最大寬度。以平均開裂面積a、單位面積開裂數(shù)b和單位面積的總開裂面積c3個指標評定開裂等級，a、b和c分別按式（1）、式（2）、式（3）計算。

a=∑Wi·Li/（2N）（1）式中：Wi為第i條裂縫的最大寬度（mm）；Li為第i條裂紋的長度（mm）；N為總裂紋數(shù)。

b=N/A（2）c=a×b（3）開裂評價等級分為四級，劃分準則：1）只有非常細的裂紋；2）a＜10mm2；3）b＜10條/m2；4）c ＜100mm2/m2。若滿足劃分準則中的4個條件，則為Ⅰ級；若滿足劃分準則中的3個條件，則為Ⅱ級；若滿足劃分準則中的2個條件，則為Ⅲ級；若一個也不滿足，則為Ⅳ級。Ⅳ級開裂最嚴重。

基于強度試驗結(jié)果，對M0和M3、M4試件進行平板抗裂試驗，采用高倍顯微鏡連續(xù)觀測24h。試驗過程中發(fā)現(xiàn)M0試件4h后開始出現(xiàn)裂縫，試驗結(jié)束后按式（1）～（3）計算，得a=3.02mm2，b= 4.23條/m2，c=12.77mm2/m2，開裂等級為Ⅱ級。而添加MixConverter的M3與M4試件在試驗過程中表面始終未出現(xiàn)裂縫。同時還發(fā)現(xiàn)M0試件試件表面有泌水現(xiàn)象，而M3與M4試件表面未發(fā)生泌水（如圖1所示）。由此可見，摻加MixConverter能明顯改善砼的塑性開裂性能。這是因為砼的塑性收縮主要是由于砼表面的失水速度大于泌水速度造成的，添加MixConverter能減少砼泌水現(xiàn)象的發(fā)生，從而有效防止砼的塑性收縮開裂。

圖1　試件開裂情況

1.2.4抗氯離子滲透性試驗

對砼耐久性來說，除考慮水的滲透性外，還要考慮氯離子滲透引起的對砼的破壞和鋼筋的銹蝕。如：砼路面冬季下雪結(jié)冰時常撒除冰鹽，由于除冰鹽可與水泥的水化產(chǎn)物反應(yīng)生成易溶解的鹽，和鋁酸鈣水化產(chǎn)物反應(yīng)生成膨脹性很大的復(fù)鹽（C3A· CaCl2·10H2O），會使砼路面遭到破壞；海洋工程砼遭受海水中氯鹽的侵蝕時，也與氯離子的滲透有關(guān)。

參照JTG/TB07-01-2006《公路工程混凝土防腐技術(shù)規(guī)范》，采用簡單實用的RCM法進行測量。選取M3試件作為對比試件，試驗結(jié)果如表5所示。與M0基準砼相比，M3砼的抗氯離子擴散系數(shù)顯著降低。按ASTMC1202-94評價抗氯離子滲透能力，M0、M3分別為中和低。

表5　砼氯離子擴散系數(shù)試驗結(jié)果

2　現(xiàn)場應(yīng)用效果研究

為了驗證MixConverter的實際應(yīng)用效果，在廣東省某高速公路上鋪筑160m試驗路。

2.1現(xiàn)場配合比設(shè)計與施工

現(xiàn)場施工的基準水泥砼與摻MixConverter水泥砼的配合比及性能分別如表6、表7所示。在施工拌和過程中發(fā)現(xiàn)，MixConverter試驗段的新拌砼均勻、粘聚性良好，保水性較好、無離析現(xiàn)象，坍落度為35mm，砼能振搗密實。

表6　水泥砼基準組的配合比及性能

表7　摻MixConverter水泥砼的配合比及性能

2.2現(xiàn)場檢測

試驗段施工完成后，對試驗段路面的正面和側(cè)面進行回彈測試，試驗結(jié)果如表8所示。另外，在試驗段路面中鉆芯取樣，芯樣表面集料級配良好，泥漿包裹較好，芯樣密實，芯樣劈裂抗拉極限強度為3.87MPa，換算成小梁抗折強度為6.07MPa。根據(jù)試驗路檢測結(jié)果，路面沒有出現(xiàn)板塊斷裂及面板表面脫皮、印痕、裂紋和缺邊掉角現(xiàn)象。說明在砼中摻MixConverter可明顯改善砼的強度與開裂。

表8　路面回彈測試結(jié)果

3　結(jié)語

該文通過室內(nèi)抗壓強度、抗彎強度、抗開裂性能、抗氯離子滲透性試驗驗證MixConverter在水泥砼中的應(yīng)用效果，試驗結(jié)果表明添加MixConverter后，砼的抗壓與抗彎強度明顯提高，塑性收縮開裂的擴展得到有效防止，抗氯離子擴散系數(shù)顯著降低。試驗路的鋪筑效果也進一步證明在水泥砼中添加MixConverter可明顯改善砼的強度與開裂性能，值得推廣應(yīng)用。

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