细集料性能对路面水泥混凝土拌合物性能及弯拉强度的影响

　　摘要：本文主要讨论细集料的细度模数、级配区和含泥量等指标对路面水泥混凝土拌合物的坍落度、和易性、保水性的影响，以及对混凝土弯拉强度产生的影响。试验表明优化的细集料选择能有效提高混凝土拌合物的性能达到混凝土良好的工作性，也能一定程度提高混凝土的弯拉强度。
　　关键词:路面水泥混凝土，细集料，工作性，弯拉强度
　　一、概述
　　路面水泥混凝土较之沥青混凝土由于取材方便，维护成本相对较低而被广泛采用，但水泥混凝土属刚性材料易损坏，再加上设计和施工过程中一些不确定因素的影响，导致路面在使用过程中难以达到耐久性的要求。由于路面水泥混凝土板主要承受车行荷载和一些外在环境因素的作用，其破坏主要表现为断裂。车辆行驶和制动时，车轮后侧的路面受到很大的切向应力的作用；面层温度随着气温升降而变化，其收缩受下卧层摩阻力的影响也会产生较大的拉应力，在两种力的反复作用下，当荷载疲劳应力和温度应力之和超过混凝土板的抗弯拉强度时混凝土板就会产生疲劳断裂损坏。因此减少混凝土的断裂损坏首先就应提高混凝土的弯拉强度。
　　相关研究表明：对路面混凝土弯拉强度影响最大的因素是水灰比和压实度。水灰比相同的情况下压实度越大强度越高。有施工经验得出的数据显示，混凝土即使只含有5％的空隙其弯拉强度将下降30％左右。要保证施工中压实程度尽可能高首先就要求混凝土具有良好的工作性。
　　本文主要通过路面混凝土的试验室配制实践，研究混凝土组成材料中细集料性能对混凝土拌合物性能的影响，优化选择合适的细集料，在提高混凝土拌合物性能的同时提高混凝土弯拉强度。
　　二、试验用原材料
　　1.水泥
　　P.O32.5级普通硅酸盐水泥，生产厂：江苏巨龙水泥生产集团，28天抗压强度42.1MPa，抗折强度6.7MPa，初凝时间4小时55分钟，终凝时间7小时45分钟。
　　2.粗集料
　　碎石，颗粒级配为5～31.5mm连续粒级，产地:徐州创业采石厂，针片状含量6.2％，压碎指标值9％。
　　3.细集料
　　选用四种不同细度模数的河砂，取自两个产地，其性能列于下表：
　　表１试验用细集料性能
　　砂编号产地细度模数级配区含泥量(%)泥块含量(%)
　　１徐州内港2.03区1.80.8
　　２新沂2.53区2.40.6
　　３新沂2.82区3.00.6
　　４徐州内港3.22区2.00
　　三、试验
　　依据GB97-86《道路混凝土施工及验收规范》和JGJ55-2000《普通混凝土配合比设计规程》中有关规定试验，设计弯拉强度4.5MPa，要求坍落度10～30mm，采用标准试件尺寸为：150*150*550mm,人工振实成型,标准养护。
　　四、试验结果分析
　　1.细集料的细度模数和级配区对混凝土拌合物性能及弯拉强度的影响
　　用不同细度模数和级配区的细集料、相同水灰比成型的混凝土其最终试验结果见下表：
　　表2细集料细度模数和级配区对混凝土拌合物性能和弯拉强度的影响
　　试样编号 水灰比
　　(W/C) 
　　砂率
　　(%) 细度模数 
　　级配区 
　　W
　　(Kg/m³) 
　　C
　　(Kg/m³) 拌合物性能 28天弯拉强度值
　　(MPa)
　　       坍落度
　　(mm) 保水性 和易性 
　　A-1 
　　0.42 
　　30 2.0 3区 180 430 12 少量稀浆析出 泌水 4.72
　　A-2   2.5 2区 175 415 18 一般 一般 5.45
　　A-3  
　　33 2.8 2区 170 405 30 良好 良好 5.60
　　A-4   3.2 1区 165 393 30 一般 一般 5.42
　　B-1 
　　0.45 
　　31 2.0 3区 180 400 15 少量稀浆析出 泌水 4.63
　　B-2   2.5 2区 175 390 20 一般 一般 5.17
　　B-3  
　　34 2.8 2区 170 378 25 良好 良好 5.24
　　B-4   3.2 1区 165 365 25 一般 一般 5.01
　　图１细集料细度模数与弯拉强度的关系曲线
　　由表2和图１中的数据可以得出：当水灰比一定时路面混凝土拌合物的性能随着细集料的细度模数(砂率也应参照细度模数确定)不同而变化：①当河砂的细度模数Ｍx<2.3为细砂时，混凝土拌合物的性能相对较差。这是因为在水灰比和要求坍落度一定的情况下，细集料越细每立方混凝土拌合物的需水量就越大，水泥用量也会相应增大，骨料的用量必然会相对减少造成水泥浆过多导致出现稀浆析出和泌水现象，从而影响混凝土的工作性和混凝土的弯拉强度。②在相同水灰比、相同条件下细度模数为2.5～2.8的细集料拌合成的混凝土具有良好的工作性，弯拉强度也有所提高。③当河砂的细度模数Ｍx>3.0为粗砂时，相同条件下每立方米拌合物的用水量和水泥用量都有所减少，但混凝土弯拉强度也相应降低。
　　很明显砂的细度模数过小，同条件下每立方混凝土的需水量就大,水泥用量也大，而工程上为防止混凝土路面板出现收缩裂缝，应尽量降低水泥用量；而太大的细度模数也会造成混凝土拌合物性能差、混凝土强度减小的现象。所以从即保证质量又经济合理的角度考虑，选择细度模数在2.5～2.8之间的中砂作为路面混凝土的细集料是较为理想的。
　　砂的级配区与细度模数是基本对应的，中砂与2区、粗砂与1区、细砂与3区基本对应，级配区对混凝土拌合物的影响与细度模数是一致的，在此不再赘述。
　　2.含泥量与泥块含量对拌合物性能及混凝土弯拉强度的影响
　　细集料中含泥量与泥块含量对混凝土拌合物的性能没有太大的影响但对混凝土的强度影响很大。如果细集料含泥量或泥块含量过大会严重降低混凝土的抗压和抗弯拉强度；泥块含量过多还会造成混凝土强度不均匀，使设计路面达不到强度和耐久性的要求。因此不同等级的路面都明确规定含泥量和泥块含量的允许值，超过允许值的材料是不应被使用的。
　　结论
　　1.粗细适中的细骨料能保证路面混凝土达到最佳工作性，优选合适的细集料能很大程度提高路面混凝土拌合物性能。
　　2.细集料的含泥量与泥块含量对混凝土拌合物性能的影响不大，但对其强度影响明显。
　　3.配制路面混凝土应优选细度模数在2.5～2.8之间的中砂作为细集料，以保证拌合物具有良好的工作性，便于在施工中提高路面混凝土的弯拉强度和耐久性。
　　参考文献：
　　[1]公路水泥混凝土路面施工技术规范北京:人民交通出版社,2003
　　[2]普通混凝土配合比设计规程北京:中国建筑工业出版社,2001
　　[3]粗集料性能对路面混凝土抗折强度的影响混凝土,2002(12)
　　作者简介：沈红梅，女，2001年毕业于长安大学建筑工程专业，主要从事工程检测、工程施工管理工作，有十年的工程检测经验，对混凝土配合比设计及施工、沥青混凝土配合比设计和施工有多年的实践经验。

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