水泥砼路面由于直接受車輛荷載的重復(fù)作用及環(huán)境因素(如溫度、濕度)的影響,因而對(duì)砼板要求具有較高的抗折強(qiáng)度、耐久性、耐磨性和抗滑性。其中抗折強(qiáng)度是砼路面的一項(xiàng)重要控制指標(biāo),其大小是否滿足設(shè)計(jì)要求,將直接影響到路面的整體質(zhì)量及使用壽命。要滿足上述要求,很大程度上取決于原材料的品質(zhì)、混合料組成以及現(xiàn)場(chǎng)的施工控制。所以,在工程上必須砼的路用要求,分析影響其強(qiáng)度的因素,從而選擇合格材料,科學(xué)設(shè)計(jì),合理施工,以滿足水泥砼路面的各項(xiàng)指標(biāo)要求。
下面主要從原材料品質(zhì)、砼配合比組成設(shè)計(jì)及施工等方面入手,結(jié)合實(shí)際,簡(jiǎn)要分析水泥砼抗折強(qiáng)度的影響因素。
一、原材料品質(zhì)對(duì)水泥砼路面抗折強(qiáng)度的影響
?。ㄒ唬┧噘|(zhì)量及用量對(duì)砼強(qiáng)度的影響
1. 水泥質(zhì)量好壞將直接影響砼的強(qiáng)度及其拌和物的性質(zhì)。這主要取決于水泥本身的技術(shù)性質(zhì),如鈣化速率、收縮開(kāi)裂、磨耗性能等,因此,路面用水泥要求具有抗折強(qiáng)度高,收縮性、抗磨性、耐久性好以及彈性模量低等技術(shù)性質(zhì)。
2. 水泥用量對(duì)砼強(qiáng)度的影響。用量太小很難滿足砼強(qiáng)度、耐久性、耐磨性等要求;用量過(guò)大,雖然能滿足強(qiáng)度要求,但砼中水化熱大,收縮亦大,容易因收縮而產(chǎn)生開(kāi)裂。因而水泥用量應(yīng)滿足最小水泥用量要求,但也應(yīng)控制最大水泥用量。
3. 水泥品種及標(biāo)號(hào)的選用。一般應(yīng)采取強(qiáng)度高、干縮性小,抗磨性與耐久性好的水泥。其品種及標(biāo)號(hào)的選用必須根據(jù)公路等級(jí)、工期、鋪筑時(shí)間、方法及經(jīng)濟(jì)性等因素綜合考慮選定。通常建議水泥標(biāo)號(hào):特重、重交通不小于52.5#、其他不小于42.5#。
?。ǘ┐帧⒓?xì)集料對(duì)砼強(qiáng)度的影響
1. 粗集料(碎石)對(duì)砼強(qiáng)度的影響。粗集料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久潔凈,符合一定的級(jí)配要求,才能保證砼路面具有足夠的強(qiáng)度,良好的抗滑、耐磨、耐久性。因此,其各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求,如針片狀顆粒含量、含泥量、壓碎值指標(biāo)、顆粒級(jí)配等。尤其是顆粒級(jí)配,級(jí)配好,既節(jié)約水泥,又提高強(qiáng)度;級(jí)配不合理,不僅浪費(fèi)水泥,而且很難達(dá)到強(qiáng)度要求。
2. 細(xì)集料(砂)對(duì)砼強(qiáng)度的影響。路面用砂要求具有較高的密度和較小的比表面,以滿足新拌砼工作性、硬化后強(qiáng)度、耐久性的要求,同時(shí)又達(dá)到節(jié)約水泥的目的。其級(jí)配要求應(yīng)與相應(yīng)的粗集料一并考慮,級(jí)配不良,則很難配制良好的混合料。所以,細(xì)集料不僅應(yīng)潔凈,質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久,而且其各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足規(guī)范要求。
?。ㄈ┧|(zhì)與用量對(duì)砼強(qiáng)度的影響
水質(zhì)較差的水,因含有油、酸、鹽類、有機(jī)質(zhì)等化學(xué)物質(zhì),從而對(duì)路面砼產(chǎn)生不良影響。因此對(duì)不符合相關(guān)指標(biāo)要求的水不宜作為路面砼用水。
另外,水的用量大小,對(duì)砼強(qiáng)度也有很大影響,在水泥用量一定的條件下,水用量太大,水灰比(W/C)勢(shì)必增大,雖施工方便,但很難保證砼強(qiáng)度;水用量偏小,砼和易性差,雖強(qiáng)度容易保證,到施工難度增大。因此,砼配合比設(shè)計(jì)中,尤其是路面砼一定要控制水灰比的大小。
(四)外加劑對(duì)砼強(qiáng)度的影響
外加劑選用得當(dāng),可在一定程度上改善路面砼的技術(shù)性質(zhì),如工作性、抗凍、抗磨等性能,從而提高砼強(qiáng)度。對(duì)于未使用過(guò)的外加劑,應(yīng)在充分調(diào)查試驗(yàn)和實(shí)地試用后,方可決定選用的外加劑是否適用。另外,由于引用外加劑后常常會(huì)改變砼對(duì)制備工藝的要求,因而在實(shí)際使用時(shí),要特別注意用量正確,拌和均勻,以免產(chǎn)生不良影響。
二、組成設(shè)計(jì)對(duì)水泥砼路面抗折強(qiáng)度的影響
原材料的選用固然重要,但能否科學(xué)合理地對(duì)路面砼配合比進(jìn)行設(shè)計(jì),也是影響路面砼抗折強(qiáng)度的一個(gè)重要因素。眾所周知,水泥砼路面板厚度計(jì)算,強(qiáng)度評(píng)定是以抗折強(qiáng)度(彎拉強(qiáng)度)為依據(jù)的,因而砼配合比設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度、耐久性、耐磨性、工作性等要求和經(jīng)濟(jì)合理的原則選用原材料,材料通過(guò)試驗(yàn)和必要的調(diào)整后,確定砼單位體積中各種組成材料的用量。一個(gè)砼配合比設(shè)計(jì)合理與否,其關(guān)鍵取決于水灰比、單位用水量、砂率三個(gè)參數(shù)的確定。
?。ㄒ唬┧冶龋╓/C)對(duì)路面砼強(qiáng)度的影響
這是路面砼配合比設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),選用得當(dāng)與否,直接影響路面砼的強(qiáng)度。W/C太小,和易性差,難以控制施工;W/C太大,坍落度增大,砼有足夠的流動(dòng)性,方便施工,但很難保證砼的強(qiáng)度。因此,W/C的選用必須滿足“不大于W/Cmax要求”:公路、城市道路和廠礦道路不大于0.46;冰凍地區(qū)冬季施工不大于0.45。
(二)單位用水量對(duì)路面砼強(qiáng)度的影響
在水灰比一定的情況下,單位用水量的大小直接影響砼的工作性,尤其是坍落度。Wo太大,水泥用量增大,造成浪費(fèi),坍落度也隨之增大;Wo太小,水泥用量相對(duì)減少,難以保證最小水泥用量(路面一般不小于300Kg/m3),坍落度也隨之減小。這兩種情況,均不利于路面砼強(qiáng)度的正常增長(zhǎng)。因此,Wo選用要適中。
?。ㄈ┥奥蕦?duì)路面砼強(qiáng)度的影響
砂率是指細(xì)集料(砂)占粗、細(xì)集料總量的百分比。砂率太大,粗集料相對(duì)減小,難以起到骨架作用,影響砼路面的整體強(qiáng)度;砂率太小,粗集料相應(yīng)增多,細(xì)集料相對(duì)減少,雖能形成骨架,但難以使砼呈密實(shí)狀態(tài),勢(shì)必降低砼強(qiáng)度。因此,砂率選用應(yīng)適當(dāng)(對(duì)于路面一般以不大于32%為宜)
三、施工因素對(duì)水泥砼路面抗折強(qiáng)度的影響
?。ㄒ唬┌韬蜅l件中對(duì)砼強(qiáng)度的影響
主要包括拌和設(shè)備、拌和環(huán)境、拌和工藝等。設(shè)備、環(huán)境、工藝的不同,所拌砼質(zhì)量也不同。尤其是拌和時(shí)間、溫度對(duì)砼強(qiáng)度影響甚大。所以砼質(zhì)量要穩(wěn)定,強(qiáng)度要保證,必須改善拌和條件,嚴(yán)格控制拌和時(shí)間,力求拌和均勻。
?。ǘ┻\(yùn)輸條件對(duì)砼強(qiáng)度的影響
運(yùn)輸時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),以避免砼過(guò)早凝結(jié)硬化,影響施工。一般可根據(jù)水泥初凝時(shí)間及施工氣候確定。
?。ㄈ╉艥沧⒅?,振搗是否充分也直接影響到砼強(qiáng)度的形成
所以砼攤鋪后應(yīng)及時(shí)振搗,力求充分。為提高振搗效果,可使用插入式和平板式振搗器聯(lián)合作業(yè),以提高砼的密實(shí)度及強(qiáng)度。
?。ㄋ模┦┕すに噷?duì)路面砼強(qiáng)度的影響
例如采用真空吸水工藝可降低水灰比,提高砼在凝結(jié)硬化前表層結(jié)合強(qiáng)度。因此,采用新工藝、新方法進(jìn)行輔助施工,能在一定程度上提高路面砼的強(qiáng)度。
?。ㄎ澹B(yǎng)生條件對(duì)路面砼的影響
包括養(yǎng)生方法、濕度、溫度等。實(shí)踐證明,砼養(yǎng)生是否充分,影響砼強(qiáng)度的增長(zhǎng)。因此,必須重視路面砼的養(yǎng)生。通??刹捎脻裆?、濕麻袋進(jìn)行養(yǎng)生,一般不少于7天保持路面濕潤(rùn)狀態(tài),以后每天須適當(dāng)灑水。這樣可以保持路面砼強(qiáng)度得到正常持續(xù)增長(zhǎng)。
下面主要從原材料品質(zhì)、砼配合比組成設(shè)計(jì)及施工等方面入手,結(jié)合實(shí)際,簡(jiǎn)要分析水泥砼抗折強(qiáng)度的影響因素。
一、原材料品質(zhì)對(duì)水泥砼路面抗折強(qiáng)度的影響
?。ㄒ唬┧噘|(zhì)量及用量對(duì)砼強(qiáng)度的影響
1. 水泥質(zhì)量好壞將直接影響砼的強(qiáng)度及其拌和物的性質(zhì)。這主要取決于水泥本身的技術(shù)性質(zhì),如鈣化速率、收縮開(kāi)裂、磨耗性能等,因此,路面用水泥要求具有抗折強(qiáng)度高,收縮性、抗磨性、耐久性好以及彈性模量低等技術(shù)性質(zhì)。
2. 水泥用量對(duì)砼強(qiáng)度的影響。用量太小很難滿足砼強(qiáng)度、耐久性、耐磨性等要求;用量過(guò)大,雖然能滿足強(qiáng)度要求,但砼中水化熱大,收縮亦大,容易因收縮而產(chǎn)生開(kāi)裂。因而水泥用量應(yīng)滿足最小水泥用量要求,但也應(yīng)控制最大水泥用量。
3. 水泥品種及標(biāo)號(hào)的選用。一般應(yīng)采取強(qiáng)度高、干縮性小,抗磨性與耐久性好的水泥。其品種及標(biāo)號(hào)的選用必須根據(jù)公路等級(jí)、工期、鋪筑時(shí)間、方法及經(jīng)濟(jì)性等因素綜合考慮選定。通常建議水泥標(biāo)號(hào):特重、重交通不小于52.5#、其他不小于42.5#。
?。ǘ┐帧⒓?xì)集料對(duì)砼強(qiáng)度的影響
1. 粗集料(碎石)對(duì)砼強(qiáng)度的影響。粗集料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久潔凈,符合一定的級(jí)配要求,才能保證砼路面具有足夠的強(qiáng)度,良好的抗滑、耐磨、耐久性。因此,其各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求,如針片狀顆粒含量、含泥量、壓碎值指標(biāo)、顆粒級(jí)配等。尤其是顆粒級(jí)配,級(jí)配好,既節(jié)約水泥,又提高強(qiáng)度;級(jí)配不合理,不僅浪費(fèi)水泥,而且很難達(dá)到強(qiáng)度要求。
2. 細(xì)集料(砂)對(duì)砼強(qiáng)度的影響。路面用砂要求具有較高的密度和較小的比表面,以滿足新拌砼工作性、硬化后強(qiáng)度、耐久性的要求,同時(shí)又達(dá)到節(jié)約水泥的目的。其級(jí)配要求應(yīng)與相應(yīng)的粗集料一并考慮,級(jí)配不良,則很難配制良好的混合料。所以,細(xì)集料不僅應(yīng)潔凈,質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久,而且其各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足規(guī)范要求。
?。ㄈ┧|(zhì)與用量對(duì)砼強(qiáng)度的影響
水質(zhì)較差的水,因含有油、酸、鹽類、有機(jī)質(zhì)等化學(xué)物質(zhì),從而對(duì)路面砼產(chǎn)生不良影響。因此對(duì)不符合相關(guān)指標(biāo)要求的水不宜作為路面砼用水。
另外,水的用量大小,對(duì)砼強(qiáng)度也有很大影響,在水泥用量一定的條件下,水用量太大,水灰比(W/C)勢(shì)必增大,雖施工方便,但很難保證砼強(qiáng)度;水用量偏小,砼和易性差,雖強(qiáng)度容易保證,到施工難度增大。因此,砼配合比設(shè)計(jì)中,尤其是路面砼一定要控制水灰比的大小。
(四)外加劑對(duì)砼強(qiáng)度的影響
外加劑選用得當(dāng),可在一定程度上改善路面砼的技術(shù)性質(zhì),如工作性、抗凍、抗磨等性能,從而提高砼強(qiáng)度。對(duì)于未使用過(guò)的外加劑,應(yīng)在充分調(diào)查試驗(yàn)和實(shí)地試用后,方可決定選用的外加劑是否適用。另外,由于引用外加劑后常常會(huì)改變砼對(duì)制備工藝的要求,因而在實(shí)際使用時(shí),要特別注意用量正確,拌和均勻,以免產(chǎn)生不良影響。
二、組成設(shè)計(jì)對(duì)水泥砼路面抗折強(qiáng)度的影響
原材料的選用固然重要,但能否科學(xué)合理地對(duì)路面砼配合比進(jìn)行設(shè)計(jì),也是影響路面砼抗折強(qiáng)度的一個(gè)重要因素。眾所周知,水泥砼路面板厚度計(jì)算,強(qiáng)度評(píng)定是以抗折強(qiáng)度(彎拉強(qiáng)度)為依據(jù)的,因而砼配合比設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度、耐久性、耐磨性、工作性等要求和經(jīng)濟(jì)合理的原則選用原材料,材料通過(guò)試驗(yàn)和必要的調(diào)整后,確定砼單位體積中各種組成材料的用量。一個(gè)砼配合比設(shè)計(jì)合理與否,其關(guān)鍵取決于水灰比、單位用水量、砂率三個(gè)參數(shù)的確定。
?。ㄒ唬┧冶龋╓/C)對(duì)路面砼強(qiáng)度的影響
這是路面砼配合比設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù),選用得當(dāng)與否,直接影響路面砼的強(qiáng)度。W/C太小,和易性差,難以控制施工;W/C太大,坍落度增大,砼有足夠的流動(dòng)性,方便施工,但很難保證砼的強(qiáng)度。因此,W/C的選用必須滿足“不大于W/Cmax要求”:公路、城市道路和廠礦道路不大于0.46;冰凍地區(qū)冬季施工不大于0.45。
(二)單位用水量對(duì)路面砼強(qiáng)度的影響
在水灰比一定的情況下,單位用水量的大小直接影響砼的工作性,尤其是坍落度。Wo太大,水泥用量增大,造成浪費(fèi),坍落度也隨之增大;Wo太小,水泥用量相對(duì)減少,難以保證最小水泥用量(路面一般不小于300Kg/m3),坍落度也隨之減小。這兩種情況,均不利于路面砼強(qiáng)度的正常增長(zhǎng)。因此,Wo選用要適中。
?。ㄈ┥奥蕦?duì)路面砼強(qiáng)度的影響
砂率是指細(xì)集料(砂)占粗、細(xì)集料總量的百分比。砂率太大,粗集料相對(duì)減小,難以起到骨架作用,影響砼路面的整體強(qiáng)度;砂率太小,粗集料相應(yīng)增多,細(xì)集料相對(duì)減少,雖能形成骨架,但難以使砼呈密實(shí)狀態(tài),勢(shì)必降低砼強(qiáng)度。因此,砂率選用應(yīng)適當(dāng)(對(duì)于路面一般以不大于32%為宜)
三、施工因素對(duì)水泥砼路面抗折強(qiáng)度的影響
?。ㄒ唬┌韬蜅l件中對(duì)砼強(qiáng)度的影響
主要包括拌和設(shè)備、拌和環(huán)境、拌和工藝等。設(shè)備、環(huán)境、工藝的不同,所拌砼質(zhì)量也不同。尤其是拌和時(shí)間、溫度對(duì)砼強(qiáng)度影響甚大。所以砼質(zhì)量要穩(wěn)定,強(qiáng)度要保證,必須改善拌和條件,嚴(yán)格控制拌和時(shí)間,力求拌和均勻。
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運(yùn)輸時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng),以避免砼過(guò)早凝結(jié)硬化,影響施工。一般可根據(jù)水泥初凝時(shí)間及施工氣候確定。
?。ㄈ╉艥沧⒅?,振搗是否充分也直接影響到砼強(qiáng)度的形成
所以砼攤鋪后應(yīng)及時(shí)振搗,力求充分。為提高振搗效果,可使用插入式和平板式振搗器聯(lián)合作業(yè),以提高砼的密實(shí)度及強(qiáng)度。
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例如采用真空吸水工藝可降低水灰比,提高砼在凝結(jié)硬化前表層結(jié)合強(qiáng)度。因此,采用新工藝、新方法進(jìn)行輔助施工,能在一定程度上提高路面砼的強(qiáng)度。
?。ㄎ澹B(yǎng)生條件對(duì)路面砼的影響
包括養(yǎng)生方法、濕度、溫度等。實(shí)踐證明,砼養(yǎng)生是否充分,影響砼強(qiáng)度的增長(zhǎng)。因此,必須重視路面砼的養(yǎng)生。通??刹捎脻裆?、濕麻袋進(jìn)行養(yǎng)生,一般不少于7天保持路面濕潤(rùn)狀態(tài),以后每天須適當(dāng)灑水。這樣可以保持路面砼強(qiáng)度得到正常持續(xù)增長(zhǎng)。