影響水泥混凝土路面抗折強度因素的分析

影響水泥混凝土路面抗折強度因素的分析1原材料影響因素1.1水泥水泥作為混凝土主要的膠凝材料，其質(zhì)量的好壞在很大程度上決定了混凝土質(zhì)量的優(yōu)劣，尤其在路面混凝土中不僅要求有符合規(guī)范要求的抗壓抗折強度，另外對水泥硬化后的抗疲勞、抗沖擊和耐磨性的要求也相對較高。在水泥熟料中，在保證足夠C3S含量滿足強度要求、熔劑礦物含量為19%～20%時，適當(dāng)提高C4AF和C2S含量對提高混凝土的抗疲勞、抗沖擊和耐磨性能是有益的。除此之外，水泥的選擇還包括品種和強度等級，依據(jù)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF30）要求：特重、重交通路面宜采用旋窯道路硅酸鹽水泥，也可采用旋窯硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；中、輕交通的路面可采用礦渣硅酸鹽水泥；低溫天氣施工或有快通要求的路段可采用R型水泥，此外宜采用普通型水泥。需要注意的是：不宜采用低標(biāo)號水泥配制高強度混凝土，這樣會因水泥用量大造成混凝土收縮過大，混凝土耐久性得不到保證；另外不宜采用高標(biāo)號水泥配制低強度混凝土，這樣會因水泥用量偏少造成混凝土和易性無法保證，而如果增加水泥用量則會造成成本的大幅提高。本試驗中所用水泥均為豪福P·O42.5級水泥。1.2粗集料1.2.1粗集料品種水泥路面混凝土中粗集料的品種主要為碎石和卵石。資料表明，在其他材料和配合比一致的情況下碎石混凝土的抗折強度要高于卵石混凝土的抗折強度30%左右，這是因為碎石表面的粗糙程度遠(yuǎn)高于卵石，其界面與水泥砂漿的黏結(jié)能力更強，而卵石因為表面光滑從而使得其與水泥砂漿黏結(jié)力降低，一般情況下卵石混凝土的斷裂面都能看到卵石完整的光滑界面。1.2.2粗集料的級配和最大粒徑粗集料作為混凝土的骨架材料，其級配的優(yōu)劣和最大粒徑都會影響到混凝土的抗折強度。良好的級配和粒型可使混凝土形成具有較大嵌鎖力的密實骨架結(jié)構(gòu)，有助于提高混凝土的抗折強度。粗集料粒徑越大，其總的比表面積越小，界面的黏結(jié)強度低，混凝土容易在界面處斷裂，另外集料內(nèi)部缺陷存在的幾率也較大；粗集料粒徑太小，總的比表面積過大，造成混凝土孔隙率增大，需要潤濕的水量和包裹其表面的水泥漿量增加，不僅不經(jīng)濟(jì)，還會引起混凝土干縮變大，因此水泥路面混凝土所用碎石最大粒徑宜不超過31.5mm。1.2.3粗集料的針片狀含量粗集料針片狀含量大的混凝土，其集料在受振沉降過程中容易形成定向水平排列，集料下部易形成泌水或孔隙，大大降低混凝土抗折強度。路面混凝土所用粗集料針片狀含量宜。1.3細(xì)集料1.3.1細(xì)集料種類細(xì)集料主要有天然河砂和機制砂，利用機制砂配制的路面混凝土，在級配良好的情況下因機制砂的外觀尖銳，其與水泥漿體的膠結(jié)面積要大于河砂，并且粗糙的表面特征使黏結(jié)力與機械咬合作用增強，有利于保證混凝土的抗折強度，但要控制機制砂的壓碎值，壓碎值偏大同樣會降低混凝土抗折強度。1.3.2細(xì)集料級配和細(xì)度模數(shù)細(xì)集料的級配和細(xì)度模數(shù)對路面混凝土的抗折強度也有較大影響，隨著砂細(xì)度模數(shù)增大，集料間的嵌鎖力會隨之增強，從而提高混凝土抗折強度，當(dāng)細(xì)度過大的時候容易造成混凝土和易性變差，容易出現(xiàn)離析泌水；當(dāng)細(xì)度越來越小的時候，混凝土?xí)蚣蠁挝槐缺砻娣e增大造成單位用水量和水泥用量的提高，從而易引起混凝土的干縮過大，對混凝土抗折強度的保證十分不利。研究發(fā)現(xiàn)，隨著砂細(xì)度模數(shù)增加，抗折強度均略有增大，在對細(xì)集料選用時應(yīng)同時考慮其級配和細(xì)度模數(shù)，級配宜選?、騾^(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)宜控制在2.6～3.0。1.4外加劑目前市場上混凝土外加劑種類繁多，主要包括減水劑、引氣劑、緩凝劑、早強劑等常見的種類。外加劑的選擇必須滿足混凝土設(shè)計強度、工作性、耐久性以及經(jīng)濟(jì)性等性能要求。相關(guān)實驗指出，在路面混凝土中摻用引氣劑除了可以提高其工作性和平整度外，在一定程度上還可以提高其抗折強度，其抗折強度隨含氣量的增加，呈先增后減的變化趨勢，在含氣量4.0%～5.0%之間有最大值，如圖1所示。本實驗所用外加劑為緩凝高效減水劑。2配合比原材料的選取對路面混凝土抗折強度有著莫大的影響，但是配合比的設(shè)計除了兼顧經(jīng)濟(jì)性的同時還應(yīng)滿足混凝土的抗折強度、工作性和耐久性，因此能否科學(xué)合理的對路面混凝土配合比進(jìn)行設(shè)計也是影響路面混凝土抗折強度的重要因素。2.1單位用水量在水膠比一定的情況下，單位用水量的大小直接影響著混凝土的工作性能，并且對混凝土的強度、耐久性、耐磨性也有影響，如圖2所示。水泥路面混凝土由于塌落度要求較為嚴(yán)格，通常為干硬性混凝土。單位用水量過大，水泥用量則相對也要增加，塌落度也隨之增大，拌合物容易泌水，一部分自由水容易在混凝土內(nèi)部形成水囊，在混凝土硬化后成為孔隙，這些孔隙和貫穿的泌水通道不僅降低混凝土的抗折強度，還會影響混凝土的抗凍性能。單位用水量太小，混凝土整體的水泥漿量也會偏少，易造成塌落度過小，不僅影響集料之間的膠結(jié)還會影響混凝土的強度、耐久性、耐磨性等。依據(jù)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定：滑模攤鋪機、軌道攤鋪機、三輥軸機組等攤鋪的路面混凝土最大單位用水量宜控制在140～160kg之間。2.2水膠比水膠比作為混凝土配合比主要因素之一，在很大程度上決定了混凝土的強度。隨著水膠比的增大，混凝土的抗折強度呈現(xiàn)逐漸下降趨勢，如圖3所示。為了保證混凝土抗折強度盡可能降低配合比水膠比，但是水膠比過小又會造成混凝土塌落度小、和易性差，增加施工難度，甚至影響混凝土密實度和抗折強度，同時過小的水膠比會使得水泥用量提高，混凝土易產(chǎn)生收縮裂縫和溫度裂縫，同樣影響混凝土抗折強度。依據(jù)《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》要求，最大單位水泥用量不宜大于400kg。2.3砂率混凝土配合比的砂率對其工作性能有較大影響，混凝土抗折強度會隨著砂率的增大而出現(xiàn)先增后減的趨勢，如圖4所示。砂率大小對混凝土抗折強度的曲線影響主要有兩點：①過小的砂率