道路工程水泥混凝土配合比研究与原材料选择分析论文_陈颖筠

道路工程水泥混凝土配合比研究与原材料选择分析论文_陈颖筠

揭阳市交通工程质量检测中心 522031

摘要:道路建设工程中,当前使用最多的材料就是混凝土,混凝土的主要组成是水泥、添加剂、外加剂、水以及砂石等,将以上所有材料按照一定的比例混合硬化后形成人工的石材,因此,对于道路工程施工中对原材料的优选以及配合比例是十分的重要的。

关键词:道路工程;水泥混凝土;配合比;设计;原材料;选择

前言:选材作为高强混凝土配合比设计的首要环节,原材料选择的好坏直接影响水泥混凝土的工作性和强度发展要求。由此可见,原材料种类与性质以及使用量都对混凝土质量、性能以及生产成本产生直接 的影响。基于此将道路工程作为研究重点,阐述水泥混凝土的配合比设计方法,以期进一步提高混凝土质量并加快工程的施工进度。

1.道路水泥混凝土的全新结构特点

1.1 道路混凝土的品种逐渐丰富:目前性能不同的混凝土研究以及应用各受关注,而高性能混凝土已经成为当前混凝土技术的重要发展方向。

1.2道路混凝土成分也在增加:在混凝土配制过程中,多种类型的掺和料以及高性能外加剂广泛应用,使得混凝土能应用于各种不同承重耐磨要求的道路工程。

1.3可以满足不同结构物的使用寿命要求,现在一般普通混凝土工程使用寿命都能够达到50/100年,如果是处于恶劣的环境中,经过十多年或者更短的时间就很容易被严重地破坏,因而需要进行及时修补,亦或重新建设。所以根据不同的工程使用期限,可以采用不同的设计方案。

1.4施工工艺具有多样化特征:道路水泥混凝土的面层可以应用多种施工方法完成铺筑工作,比较常见的机械设备就是小型振捣机具与滑模式水泥混凝土摊铺机,可以完成摊铺与振实,再与其它配套机械配合可以完成整个施工工序。

2.道路工程混凝土配合原材料选择

2.1 水泥:水泥品种和胶凝物质的数量是影响水泥混凝土强度和工 作性的主要因素。从试验和观察水泥混凝土的破坏过程可知,混凝土其破坏常常发生在水泥石与骨料的界面处,强度主要取决于水泥石与骨料的粘结力。因此水泥品种的确定非常重要,它不仅要把骨料粘结在一起,而且本身硬化后还必须具有高的强度,以承受荷载,骨料能否发挥作用。与水泥材料本身强度和粘结力有很大关系,在配制高强混凝土时,水泥的强度等级的选用要求应高于相对应的混凝土强度等级,或者是略低于混凝土的强度等级,最好控制在水泥混凝土对应强度等级的0.9/1.5倍范围内,方能满足《公路桥涵施工技术规范)中胶凝物质的数量最高控制范围要求。

2.2 骨料:(1)细骨料细骨料可分为天然砂和机制砂,在高强混凝土组成中,细集料所占比例同样要比普通强度混凝土所用的量要少些。作为混凝土填充材料,在地材相对丰富的地方,优先使用含泥、含粉量低,级配良好的天然中砂或粗砂,最好是圆形颗粒级配良好的天然河砂,以采用洁净的石英质河砂为佳,可以避免混凝土过于干硬。在天然砂严重匮乏的情况下,可以考虑使用技术指标满足相关规范及设计文件要求的机制砂。(2)粗骨料粗骨料在混凝土的组织结构中起主要骨架作用,粗骨料的性能对混凝土的抗压强度及弹性模量起到决定性的制约作用。混凝土强度的影响主要取决于骨料强度、表面特性、粒料级配及最大粒径等四方面性能。

2.3 外掺料:水泥混凝土中矿物掺合料可包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉、硅粉等材料。配制高强混凝土用粉煤灰、粒化高炉矿渣粉等量替代部分水泥可以改善工作度,降低水化热,减少高效减水剂用量,减少坍落度随时间的损失,并增加混凝土的强度。硅粉在混凝土中兼起活性粘结料和填料的作用,以实现减低水泥用量,提高混凝土强度的目的。

2.4 减水剂:减水剂特别是高性能减水剂,具有一定的引气性,较高的减水率和良好的坍落度保持性能,掺入混凝土中,特别是干硬性混凝土中,可提高混凝土的流动性。与其他减水剂相比,高性能减水剂在配制高强度混凝土和高耐久性混凝土时,具有明显的技术优势和较高的性价比。如果保持施工要求的流动性不变,则可通过减少单位用水量,降低混凝土混合物的水胶比,从而取得提高强度和密实度的效果。

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3.道路水泥混凝土配合比设计方法不足

3.1 选择原材料方面,通常都是按照个人实际经验或者是专业知识进行,所以主观性与单一性较为明显。在原材料选择过程中,经常会出现不合理的选择。

3.2 配合比的设计计算所采用的计算方法存在差异,从本质上讲,配

合比的计算就是四元一次方程组的求解过程。站在数学角度分析,该方程组的求解必须要将四个单独的方程式进行联立才能够解答出来口。其中,会涉及到需水性定则、绝对体积方法、水灰比定则,进而列出三个方程式。而导致配合比设计方法存在差异的主要原因就是在确定第四个方程式方面,采用的方法不同所获取的关系式自然不同。所以过分片面地依赖实际经验以及试配工作,没有足够重视理论方面 的计算。

3.3在性能设计的过程中,只有配合比科学合理才能保证混凝土性能的有效性。通常在考虑工作性能、耐磨耐久性能和强度的同时,也会考虑生产成本和施工方式,不能全面有效地贯彻落实道路混凝上综合性能的最佳方案。

3.4对于道路混凝土性能的检测,任何设计体系都有待完善。在检测

混凝土力学性能与耐久性能方面具有一一定的可行性,但是对新拌混凝土性能检测方面并不合理。每种设计体系都会采用维勃稠度试验和坍落度试验来对新拌混凝土工作性能进行检测,但无法对新拌混凝土工作性能进行全面有效地反映。

4.道路水泥混凝土设计及施工标准

道路水泥混凝土的设计和施工都有相应的国家行业标准:设计必须依照《公路水泥混凝土路面设计规范》,施工必须依照《公路水泥混凝土路面施工技术细则》。设计在遵守标准的同时也要结合具体的施工技术条件,选择最佳方案。施工单位则必须严格遵守行业标准及现场施工要求。有的施工单位从浇筑到抹面压纹等全过程的时间往往 过长,超过水泥凝结时间的现象屡见不鲜,而水泥的凝结时间是影响混凝土路面浇筑质量的重要因素,必须高度重视。只有施工和设计配 合协调,才能保证质量。

5.道路水泥混凝土配合比设计改进措施

5.1 砂率调整:砂率具体指的就是砂使用量在砂石总量当中的比重,所占比重会对混凝士稠度产生直接影响。若水灰比不高,则会表现出迟钝的情况,但是对砂率进行适当调整能够改变混凝孔隙率和集料 整体表面积,对于混凝土硬化质量具有积极的作用。若砂率相对较大,那么在水泥使用量不变的情况下,会导致混凝土水泥浆不足,而表面的砂浆层相对较厚,对收缩产生不利影响,会严重影响道路自身的抗裂和耐磨性能。混凝土抗裂能力会随粗集料增加而不断提升,如果砂率正常,适当降低砂率并增加粗集料用量,能使道路混凝土抗裂耐磨耐压性能全面提升。

5.2水灰比调整:水和水泥组成水泥浆体,当水和水泥性能稳定的情况下,两者的比例被称为水灰比。抗折、抗压强度会随水灰比、外加剂、水泥品种以及粗集料级配等因素的变化而受到一定的影响。因而水灰比对 于道路的强度影响相对较大。若水灰比相对较大,那么多余的水会在硬化以后的混凝土当中形成诸多气孔,使得混凝上抵御荷 载的能力下降,并且在孔隙周边还会出现应力集中的问题。如果水灰 比较小,那么混凝土强度会提高。所以在确保和易性要求的基础上,应该尽可能地使用小水灰比。

结束语:只有保证水泥混凝土的配合比设计科学合理,才能使混凝土的强度、工作性能以及耐久性能满足标准要求。而在确定配合比的过程中,应充分考虑多种因素,确保不同原材料使用量的比例合理,进而增强水泥混凝土配合比的有效性,为水泥混凝土的质量提供保障。

参考文献:

[1]李慧.道路工程水泥混凝土配合比设计探析{J}.企业文化,2012(01)

[2]蔡佩如.结合实践谈滑模摊铺水泥混凝土配合比设计{J}.建筑工程技术与设计,2015(08)

[3]JTGT/TF50-2011公路桥涵施工技术规范{J}.北京人民交通出版社,2011.

论文作者:陈颖筠

论文发表刊物:《基层建设》2018年第3期

论文发表时间:2018/5/18

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