[ 摘 要]随着我国经济建设的快速发展, 公路建设得到了迅猛发展, 特别是大交通量的公路和城市道路, 将更多地采用水泥混凝土路面, 本文着重讨论了原材料及配合比组成对混凝土路面病害的影响。
[关键词]原材料 配合比 混凝土
一、概述
随着我国经济建设的快速发展, 公路建设得到了迅猛发展,特别是水泥混凝土公路发展迅速。尽管水泥混凝土路面一次性投资大, 但它具有高强耐磨、耐久、养护费用低、使用寿命长、车行速度高等优点, 使混凝土路面近几年来发展很快, 特别是大交通量的公路和城市道路, 将更多地采用水泥混凝土路面。
水泥混凝土路面因受车辆荷载的冲击摩擦和反复弯曲等作用, 同时还受温度、湿度反复变化的影响, 因此路面应具有较高的抗弯拉强度、良好的耐磨性能和尽可能小的胀缩性。而影响上述性能的因素是多方面的, 有原材料性能的波动、混凝土养护的好坏、施工工艺的优劣、施工管理水平及施工温度、湿度的影响等, 本文主要讨论原材料及配合比组成对混凝土路面病害的影响。
二、混凝土组成材料对路面质量影响
1、水泥
混凝土路面的性能在很大程度上取决于水泥的性能, 而水泥的性能又取决于其矿物组成, 因此应选用安定性合格、强度高、干缩小、耐磨和抗冻较好的水泥。就品种而言, 应选用质量稳定的普通硅酸盐水泥; 就矿物成分而言, 应选用C3A 含量低的水泥。因为C3A 含量较大, 易引起水化热反应裂缝和温度裂缝。
另外为了防止碱骨料反应导致路面破坏, 水泥的总碱含量(N a2O ) 要小于0. 6% , 水泥的标号应根据道路等级、强度要求选用。
2、细骨料
细骨料对砂浆的强度及混凝土路面的耐磨性有较大的影响。如压槽、拉槽、刻槽等都是通过砂浆层形成的线状槽来实现的。如果砂子的耐磨性差, 与水泥胶结能力不好, 路面的耐磨性和耐久性就会变差。据资料介绍, 当砂中石英含量大于三分之一时, 路面的耐磨性能明显增强。其次是砂子的颗粒级配及粗细程度。砂子的颗粒级配表示大小颗粒砂的搭配情况, 混凝土或砂浆中砂的空隙是由水泥来填充的, 为达到节约水泥、提高强度和耐久性, 应尽量减少砂粒之间的空隙。良好的级配应有较多的粗颗粒, 同时配有适当的中颗粒及少量细颗粒填充其空隙。
3、粗骨料
粗骨料是混凝土的主要组成部分, 也是影响强度的重要因素之一。粗骨料对强度的影响取决于骨料的表面特征、颗粒级配及其力学性能。
(1) 表面特征: 粗骨料的粒形、表面结构主要影响骨料与砂浆的界面粘结强度, 从而影响混凝土的强度。石子粒径大, 其表面积随之减少, 因此保证一定厚度的润滑层所需的水泥砂浆的数量也相应减少, 所以石子最大粒径在条件许可下, 应尽量选用大些的。但在一定条件下增加粗骨料的最大粒径, 会因泌水、振捣不实的薄弱面的增加而降低混凝土强度。但从耐久性、抗磨性及经济的角度考虑, 骨料粒径又不宜过小, 一般在30- 40mm 之间较为合适。
(2) 强度: 为保证混凝土的强度要求, 粗骨料都必须是质地__致密、具有足够的强度。当混凝土受荷后, 在骨料与砂浆界面处产生拉应力和剪应力。当界面有保障时, 骨料颗粒所受的应力要比砂浆大, 如果骨料强度不高, 混凝土可能因骨料的破坏而破坏; 另一方面, 如果骨料强度过高, 会使界面拉应力增大, 从而降低粘结强度, 因此骨料的强度与界面粘结强度的优化匹配对提高混凝土强度具有实际意义。一般骨料强度是混凝土强度的2- 3倍比较合适。
(3) 颗粒级配: 石子级配好坏对节约水泥和保证混凝土具有良好的和易性有很大关系。粗骨料应具有较好的颗粒间的搭配,以减少空隙率, 增强混凝土密实性。粗骨料的颗粒级配采用筛分法测定, 连续级配石子颗粒呈连续性, 用连续级配的骨料配制的混凝土混合料, 其和易性较好, 不易发生分层离析现象。
三、配合比对路面质量的影响
混凝土配合比除了要满足强度要求外, 还要考虑预防早期裂缝的发生。常见的有泌水裂缝、塑性裂缝、膨胀裂缝等。这些裂缝对路面的危害极大, 轻者降低路面强度及耐久性, 重者导致板体破坏。
1、泌水裂缝
新铺筑的混凝土路面, 当单位用水量过大时, 将发生集料与水分离的现象。骨料下沉, 水上浮。造成表面泌水, 在不采用真空吸水或复振工艺时, 最终在路面表面形成裂缝, 严重时路面脱皮。预防措施是选用泌水适当的配合比, 一般在测坍落度时, 坍落度桶周围基本不泌水为宜。
2、塑性收缩裂缝
塑性收缩裂缝和泌水裂缝是矛盾的两个方面, 塑性收缩裂缝主要由于泌水量过少而引起的, 当然也可能由于急剧干燥而引起, 因此路面混凝土并不是泌水越小越好。塑性收缩裂缝与季节、气温、湿度、运距等有关。适当增加泌水量, 使路面表面有足够的供水泥水化的水, 同时要重视混凝土的初期养生。混凝土表面必须有遮盖物以防水分过快蒸发。
3、膨胀裂缝
由于水化过程中释放出大量的热能, 使混凝土内部温度升高, 而板面温度散热较快, 这样形成较大的内外温差, 当温度应力大于混凝土抗拉应力时, 便产生裂缝。预防办法是优先选用水热化低的水泥, 降低入模温度, 采取蓄水法和覆盖法进行降温。
四、结语
随着我国公路建设事业的发展, 水泥混凝土路面修筑里程的增加和对质量要求的提高, 对混凝土路面的认识也在加深, 我们应将这些新的认识、经验应用于公路工程实践中, 不断提高路面质量。
参考文献
[1]余荣庄等. 市政工程质量通病及防治. 中国建筑出版社,1998 年.
[2]孔繁忠. 水泥混凝土路面裂缝成因及预防措施. 华东公路, 2000 (Z).
