張淑泉 王曉建 祝海折

(1.陜西交通技術(shù)咨詢有限公司，陜西 西安 710068;2.山西省交通科研院，山西 太原 030006)

瀝青路面主要承重結(jié)構(gòu)層普遍采用水穩(wěn)半剛性基層，但隨著交通量增加，路面早期病害嚴(yán)重。為減少路面病害，提高基層的強(qiáng)度和耐久性，碾壓混凝土恰好具有高強(qiáng)度、原材料相對(duì)豐富、施工速度快、耐久性及抗疲勞性能較好等特點(diǎn)，是提高整體路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的一種選擇。本文通過(guò)對(duì)多組試件進(jìn)行力學(xué)測(cè)試，研究不同影響因素對(duì)碾壓混凝土力學(xué)性能的影響。

1 碾壓混凝土混合料配合比設(shè)計(jì)

1.1 原材料

本研究中，水泥采用廣東云浮生產(chǎn)的金鷹牌PC32.5級(jí)復(fù)合緩凝硅酸鹽水泥。粗、細(xì)集料產(chǎn)于廣東省云浮市茅坪石場(chǎng)，天然砂產(chǎn)于廣東省云浮市和都砂場(chǎng)，水采用符合飲用水要求的自來(lái)水。

1.2 級(jí)配設(shè)計(jì)

碾壓混凝土基層礦質(zhì)混合料的組成應(yīng)為連續(xù)密級(jí)配，經(jīng)查閱相關(guān)資料及規(guī)范，擬定了如表1所示的級(jí)配范圍，并結(jié)合其他項(xiàng)目的鋪筑經(jīng)驗(yàn)，嚴(yán)格控制大于19 mm以上的粗集料用量，以減少施工過(guò)程中的粗集料離析，從而有效提高混合料施工均勻性及結(jié)構(gòu)整體的抗彎、拉強(qiáng)度;嚴(yán)格控制細(xì)集料0.075 mm的通過(guò)率，以降低基層的收縮開裂，同時(shí)各檔集料的用量較均衡，利于施工備料，降低造價(jià)，如表1所示。

表1 礦質(zhì)混合料的合成級(jí)配及各檔集料摻量比例

2 碾壓混凝土力學(xué)性能影響因素研究

2.1 單位水泥用量

本文擬定了5組水泥劑量來(lái)研究水泥用量對(duì)混合料力學(xué)性能的影響，采用級(jí)配2、水灰比0.5。試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 單位水泥用量對(duì)7 d抗壓、抗折強(qiáng)度的影響

由圖1可知，隨單位水泥用量的增多，混凝土拌和物的7 d抗壓強(qiáng)度和7 d抗折強(qiáng)度都有增大的趨勢(shì)，但是隨著水泥用量的繼續(xù)增多，其強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)緩慢。

2.2 水灰比

為了研究水灰比對(duì)碾壓混凝土力學(xué)性能的影響，擬定了5個(gè)水灰比，其他試驗(yàn)條件完全相同。試驗(yàn)結(jié)果見圖2。

圖2 水灰比對(duì)7 d抗壓、抗折強(qiáng)度的影響

從圖2中可知，水灰比對(duì)碾壓混凝土的工作性和力學(xué)性能影響較大，隨著水灰比的增加，抗壓、抗折強(qiáng)度增加，當(dāng)水灰比增加到0.50時(shí)，新拌混凝土工作性良好，力學(xué)性能達(dá)到最高;水灰比繼續(xù)增加，碾壓混凝土力學(xué)性能反而有所降低。

2.3 礦料的最大粒徑

為了研究粗骨料最大粒徑對(duì)拌和物力學(xué)性能的影響，選用最大粒徑分別為31.5 mm和26.5 mm的粗集料進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。從圖3可知，粒徑較大的混凝土抗壓、抗折強(qiáng)度都優(yōu)于粒徑較小的混凝土，且在相同的擊實(shí)功作用下更易流動(dòng)，混合料更易成型。但是從成型好的試件中可以看出，最大粒徑為31.5 mm的混凝土試件表面較26.5 mm的粗糙，并有一定的粗集料離析，混凝土拌和物粒徑越大，施工越難控制，且影響其平整度和均勻性。

2.4 拌和時(shí)間

為研究攪拌時(shí)間對(duì)混凝土拌和物力學(xué)性能的影響，本文擬定了6組不同的拌和時(shí)間，為了避免其他因素之間的交互影響，單位水泥用量統(tǒng)一采用240 kg，水灰比為0.5，采用級(jí)配2，其他試驗(yàn)條件完全相同。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。由圖4可知，隨著攪拌時(shí)間的延長(zhǎng)，碾壓混凝土的力學(xué)性能逐漸增大，且攪拌時(shí)間繼續(xù)增加到一定程度后，強(qiáng)度遞增的效果趨于平緩，此時(shí)混合料已比較均勻。

圖3 礦料最大粒徑對(duì)7 d抗壓、抗折強(qiáng)度的影響

圖4 拌和時(shí)間對(duì)7 d抗壓、抗折強(qiáng)度的影響

2.5 密實(shí)度

為研究密實(shí)度對(duì)混凝土拌和物力學(xué)性能的影響，擬定了5組拌和時(shí)間，為避免與其他因素交互干擾，單位水泥用量采用240 kg，水灰比為0.5，采用級(jí)配2，其他試驗(yàn)條件完全相同。試驗(yàn)結(jié)果見圖5。

圖5 密實(shí)度對(duì)力學(xué)性能的影響趨勢(shì)圖

由圖5可知，密實(shí)度對(duì)碾壓混凝土抗壓、抗折強(qiáng)度有明顯影響。隨著密實(shí)度的提高，強(qiáng)度也隨著增長(zhǎng)，當(dāng)密實(shí)度提高到一定程度之后，強(qiáng)度增幅變緩。

3 結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)論如下:

1)隨著單位水泥用量的增多，抗折強(qiáng)度的增長(zhǎng)幅度大于抗壓強(qiáng)度的增長(zhǎng)幅度。根據(jù)7 d抗壓和抗折強(qiáng)度，在配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，單位水泥用量應(yīng)不低于200 kg/m3。2)水灰比過(guò)大反而會(huì)影響碾壓混凝土力學(xué)性能的提高，綜合考慮，水灰比應(yīng)不小于0.47。3)增大粒徑可有效提高7 d抗壓、抗折強(qiáng)度，但粒徑越大，混合料越容易離析，施工越難以控制，影響混凝土的平整度和均勻性。4)在實(shí)際工程中，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，連續(xù)式攪拌機(jī)拌和時(shí)間不應(yīng)低于30 s。5)在試件成型過(guò)程中可知，當(dāng)密實(shí)度超過(guò)95%時(shí)，壓實(shí)較困難，需更多的擊實(shí)功和振動(dòng)時(shí)間。如果密實(shí)度過(guò)大，有可能把粗集料給壓碎，破壞了原有的粗集料骨架結(jié)構(gòu)，造成能源浪費(fèi)，強(qiáng)度反而會(huì)降低。建議密實(shí)度不應(yīng)低于95%，但不應(yīng)大于98%。

［1］祝海折.連續(xù)廠拌式碾壓混凝土基層應(yīng)用技術(shù)研究［D］.長(zhǎng)沙:長(zhǎng)沙理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.

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