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滑模摊铺水泥混凝土配合比设计及工程应用

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维普资讯 http://www.cqvip.com 公路交通科技 2002年8月 JOURNAL OF HIGHWAY AND TRANSPORTATION RESEARCH AND DEVELOPMENT 文章编号:1002 0268(2002)04 0049—03 滑模摊铺水泥混凝土配合比 设计及工程应用 曾晓文 ,张文利 ,黄为民 (1.江西省赣州博达公路有限公司,江西赣州 341000;2.贵阳市公路处,贵州 贵阳55OOO8) 摘要:简述水泥路面滑模摊铺混凝土原材料的特点和配合比的设计思路,以及在江西323国道改建工程中的应用,并 针对工程中出现的问题,提出相应的解决办法 关键词:滑模摊铺:水泥路面;配合比 中图分类号:U414.18 文献标识码:B 水泥混凝土路面的滑模摊铺施工作为一种全新的 施工工艺,被列入我国八五重点科技攻关项目,已越来 越多地在我国公路建设中使用。它具有施工速度快, 施工效率高,路面平整度好等优点。许多国家已将滑 模摊铺作为常规的混凝土路面施工方法,在我国也先 后引进了上百台各式混凝土摊铺机。而混凝土拌和物 性能的好坏,是路面摊铺效果好坏的决定性因素。滑 模摊铺混凝土有别于人工摊铺的混凝土,它有其自身 的特点。 板的可能性。一般要求c A的含量在7%以内。矿渣 硅酸盐水泥,粉煤灰硅酸盐水泥等虽然早期水化热低, 但因耐磨性、耐久性等原因而一般不用于路面。我国 已制订并颁布《道路硅酸盐水泥》标准,但实际产量却 非常有限,因此大部分道路建设都采用普通硅酸盐水 泥。特别是对外掺掺合料如粉煤灰的混凝土,宜选用 纯硅酸盐水泥或?昆合材掺量低的普通硅酸盐水泥。 热水泥的问题应引起注意。由于水泥路面工程对 水泥的需要量很大,一般一天约600t以上,有时接近 l 000t,因此许多工地都是水泥一到工地就使用,有的 水泥特别是散装水泥运到工地时温度有60c【=以上,引 起拌制的混凝土出现变异,甚至导致面板开裂。如果 用热水泥的情况不能避免,应采取相应措施,尽量降低 (1)由于运输距离时间较长,因此混凝土的出机坍 落度不能过大,而运至摊铺地点的坍落度又不能过小, 所以要求混凝土的坍落度损失小。 (2)在摊铺机的液化仓内能较好地振实液化,成型 后的路面无蜂窝麻面,所以要求混凝土有较好的易密 性。 混凝土的出机温度,如使用井水,将砂、石料进行冷却 等等。同时应选用减水和保塑效果都比较好的外加 剂。热水泥问题在滑模摊铺工程中经常出现。 在323国道改建项目中,经过试验对比,我们选取 安徽海螺水泥厂生产的袋装水泥,质量稳定,不存在水 泥温度过高的问题。 (3)成型的混凝土在模板滑过以后不塌边、流淌, 因此要求混凝土有良好的粘聚性和保水性。 1原材料的特点 1.1 水泥 1.2掺合料 滑模摊铺的混凝土中应尽量使用一些活性掺合 由于路面受力特点为轴载,故应优先使用折、压强 度比较高、收缩小、耐磨性强、抗冻性好的道路硅酸盐 水泥、硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥中的矿物 成分C A对外加剂有较强的吸附力,且早期水化快, 水化热高,故应选择C A含量较低,c4AF含量较高的 料。国内常用的掺合料为粉煤灰。作为水泥和混凝土 中使用的粉煤灰要求Ⅱ级以上,对其细度,需水量比, 烧失量等都有具体要求,可等量或超量取代部分水泥。 粉煤灰是一种潜活性的材料,它的活性需在水泥水化 生成的碱性环境中才能得以激发。试验证明:混凝土 水泥,以减小混凝土的坍落度损失,减小面板开裂和断 收稿日期:2001-08—13 作者简介:曾晓文(1964一),男,江西赣州人,高级工程师,本科学士学位,研究方向为路桥 维普资讯 http://www.cqvip.com 公路交通科技2002年第4期 中掺加一定量的粉煤灰,对提高混凝土的后期强度,减 土亦显得粗涩,使混凝土的工作性下降。 经试验筛选,323工程选取湖南湘潭建设化工厂 生产的JS一2缓凝型减水剂,冬季施工采用JS一4早强减 水剂。 2混凝土配合比的设计思路 (1)水灰比的确定 小混凝土的坍落度损失,减少因温度应力引起的面板 开裂都有一定的好处;同时降低了混凝土中的碱含量, 因此也降低了混凝土碱集料反应的可能性。再有粉煤 灰在混凝土中的滚珠效应,使混凝土的流动性得以改 善 粉煤灰有较大的比表面积,接触点多,增加了混凝 土中细颗粒的含量,减少了混凝土中的游离水,使混凝 土的粘聚性,保水性更好。 对以抗折强度为主的混凝土配合比,水灰比的经 验公式与实际试配的试验结果相比,计算的水灰比要 小。因此,配合比的设计是靠经验的积累。事实上,混 表1 323工程中选用丰城电厂Ⅱ级粉煤灰,其各项指 标符合要求,检测结果见表1。 凝土水灰比在一定范围内的变化对抗折强度的影响远 没有对抗压强度的影响那么明显,除开水泥和集料自 身的影响因素,每立方米混凝土中水泥用量的多少对 混凝土抗折强度的影响最大。 (2)砂率的确定 1.3细骨料 滑模摊铺混凝土的砂率要比人工摊铺混凝土的砂 率大,以保证混凝土的粘聚性和可密实性。适当含量 的细集料颗粒组成的砂浆在混凝土中起着润滑作用, 减少粗集料颗粒之间的摩擦阻力。在一定的含砂率范 围内,随着含砂率的增加,润滑作用愈加显著,混合料 的塑性粘度降低,流动性提高。但当砂率大到一定程 度后,细集料的总表面积过分增大,在一定用水量条件 作为混凝土细骨料的砂,通常采用干净的河砂,细 度模数在2.3~3.0之间,各项指标应符合规范要求。 本工程采用于都梓山澄江桥河砂。前期用砂的细 度模数波动较大,从1.9~3.7之间都有,且泥块含量 高。后严格控制料源,细度模数稳定在2.4~2.7之 间,经水洗过筛,含泥量和泥块含量合格,级配优良,为 优质的路面摊铺工程提供了保证。 1.4粗骨料 下,砂浆的粘度增加,从而使混合料的流动性能降低。 对一定的粗集料和水泥用量,每一种砂都有一个最佳 的砂率,此时混凝土的综合性能达到最好。根据我们 的经验,每立方米混凝土中砂浆的总体积含量在0.54 ~粗骨料宜选用级配良好、干净、形状规则、热膨胀 系数小的碎石,也可采用破碎的卵石。由于粗骨料的 尺寸效应,最大粒径在25~30mm的骨料对混凝土的 0.59m3时,混凝土的各项综合性能较好。当然,最 (3)粉煤灰的掺量 粉煤灰的掺量,应考虑粉煤灰的品质和水泥中掺 强度最有利。摊铺机的高频振动对小颗粒骨料混凝土 的振实效果好,对大粒径骨料混凝土的振实效果差。 终还应以试验结果为准。 323工程中使用的粗骨料是施工单位自己破碎的 石灰石。破碎集料分5~16ram和l6~31.5mm两种粒 合料的多少。研究认为:在粉煤灰掺量为胶凝材料重 量的25%时,水泥水化的碱度可以使粉煤灰的活性得 以完全激发。试验表明:在粉煤灰掺量为水泥重量的 l5%时,28d的混凝土抗折强度比不掺粉煤灰的低,但 60d的强度提高0.8 MPa,90d的强度提高1.0 MPa左 右,较同龄期空白混凝土的强度高,耐磨试验的磨损量 比不掺的小。不同掺量的粉煤灰混凝土的力学指标和 耐磨性能的测试数据见表2。 表2 级,在混凝土搅拌时按比例掺配使用。在第一阶段施 工中碎石粒径偏大,级配不良,且石粉含量稍高,在第 二阶段施工时得到改善。其它如针片状等指标都符合 国家规范的要求。 1.5外加剂 滑模摊铺工程中使用的J'-IDN ̄U应具有减水、保塑、 低引气等特点,在夏季施工时还应有缓凝效果。J,l-D ̄I 剂的保塑效果,直接决定混凝土的坍落度损失的大小; 适当的引气效果,可以有效改善混凝土的粘聚性和泌 水性,减小混凝土的坍落度损失,提高混凝土的可摊铺 性能,并能使混凝土的弹性模量得到一定的改善。在 减水率上,应选用与所用水泥较适应的减水率合适的 J'l-D ̄I剂,减水率太高,导致混凝土坍落度损失大,混凝 园 从表2看出,随着掺量的增高,特别是掺量超过 维普资讯 http://www.cqvip.com 滑模摊铺水泥混凝土配合比设计及工程应用 曾晓文等 l5%以后,混凝土28d的强度及耐磨性明显下降。通 过综合比较可得:粉煤灰掺量过小,10%以下,微珠含 差距,混凝土泌水严重,摊铺出的路面效果也不理 想。经过分析,除与混凝土拌和楼有较大的关系外, 与砂、石等原材料的质量波动也有一定的关系。后来 经过对拌和楼加以改进,严格控制碎石的级配规格, 控制细集料的细度,适当调整混凝土中的含气量,取 得了良好的效果。通过采用细度模数为2.4和3.1的 黄砂配制的混凝土的施工效果对比,细度模数为2.4 的黄砂配制的混凝土,其粘聚性和保水性要好得多, 成型路面的平整度也能得到保证。而用细度模数为 3.1的黄砂配制的混凝土显得粗涩、松散,泌水严 量太少,增加和易性、降低碱度、后期强度增长等的作 用不显著;掺量过大,早期磨耗太大。所以,滑模路面 工程正常粉煤灰掺量宜在12%~15%。但有资料报 道:在选用合适的外加剂时,即使粉煤灰的掺量达 4JD%,在60 d和90 d的强度及耐磨性仍要优于不掺粉 煤灰的混凝土。 (4)含气量 含气量对混凝土的各项性能影响也较大。由引气 剂引起的气泡在混凝土中分布均匀,气泡细小,减小了 骨料间的摩擦阻力,起着润滑作用。适量的气泡,使混 凝土的抗折弹性模量发生变化,抗折强度不受影响,混 凝土的工作性得到大大改善。但当含气量继续增大 时,混凝土的抗折强度会显著降低。含气量太大,混凝 土也会变得松散,工作性差。混凝土中含气量的大小 与引气剂的种类、掺量、水泥品种、骨料的大小规格、水 重,成型的路面的平整度较难达到要求。虽然较细砂 的比表面积大,每立方米混凝土的需水量比较大,但 在减水剂的作用下,较小的水灰比仍可满足混凝土的 工作性要求。采用稍细的砂,混凝土的砂率可以降 低,相应地粗骨料的含量增加,更能发挥粗骨料的骨 架作用,对减小混凝土的干缩变形,提高耐久性有 益。因此,细度模数在2.4~2.7之间的砂作混凝土 的细集料,更适合滑模摊铺。同时,还应注意各粒级 砂的含量。在这一点上,滑模摊铺混凝土与泵送混凝 灰比、混凝土的搅拌方式和搅拌时间等都有很大的关 系,必须在实验室做配合比试验时加以确定。混凝土 的含气量也存在一个随时间的延长而损失的问题,这 土相似,我国泵送混凝土配合比设计规范要求:泵送 混凝土用砂,通过0.315mm筛以下的含量为l5%以 上,以保证混凝土的粘聚性和保水性。这一点同样适 合于滑模摊铺混凝土。 砂石中含泥特别是泥块的存在,对成型路面的影 响很大。由于泥土吸水性很强,在混凝土中要吸收大 主要取决于引气剂引起的气泡的稳定性和胶凝材料对 它的吸附。试验表明,混凝土在成型时的含气量在 3%~4%范围内,对抗折强度影响不大,超过4%时, 混凝土的抗折强度就有降低。但随含气量的增加,混 凝土的抗压强度会一直下降。 3在323工程中的应用情况 3.1配合比的确定 量水分,在混凝土达到一定的稠度时需要更多的水, 造成混凝土的水灰比增大,给路面的强度和耐久性带 来不利影响,而且泥土颗粒吸水膨胀,失水收缩,含 量过大时也会引起成型的面板开裂。泥块在混凝土的 针对323国道改建工程的特点,结合滑模施工对 混凝土性能的要求,路面混凝土试配配合比及其技术 要求如表3、表4所示。 323国道改造滑模混凝土的技术要求 表3 搅拌过程中很难破碎分散,仍以块状存在于混凝土 中,在混凝土成型后分布在路面表层,由于干缩湿胀 很快就会与混凝土脱开,被雨水冲刷掉,造成路面上 一个一个的孑L洞,引起路面的破坏。在323工程初期 的筛,以降低砂的含泥特别是泥块量。 发现这一问题后,对进厂的砂要求必须水洗过lOmm 参考文献: [1] 重庆建筑工程学院,南京工学院编著建筑工业出版社,1981. 混凝土学北京:中国 水泥 330 粉煤灰 60 水 156 砂 碎石 外加剂 [2] 陈肇元等.高强混凝土及其应用.北京:清华大学出版社, 1992 [3] 袁润章.胶凝材料学.武汉:武汉工业大学出版社,1986. 3.2工程中出现的问题 [4] 邹闯,陈献南,阿建辉,陈君享路用粉煤灰水泥混凝土的强 施工初期,发现混凝土的和易性与试验时有较大 度及耐磨性.混凝土与水泥制品,1996(6):29 30. 团 

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