农村公路路面碾压混凝土性能(阶段性)研究.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 2期 (总 第 2 9 2 期 ) Nu mb e r 2 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 2 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOLOGY d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 4 0 2 0 4 6 农村公路路面碾压混凝土性能( 阶段性 ) 研究 刘大超 ,伏志明 2 ,刘祥 ,刘鹏 ,江思颖 ( 1 重庆交通大学 土木建筑学院 ,重庆 4 0 0 0 7 4 ;2 苍溪县交通局,四川 广元 6 4 8 2 0 0 )
2、摘要: 公路路面碾压混凝土较常规普通混凝土具有抗压、 抗折、 抗冲击、 抗疲劳等性能的优点。 依托四川省苍溪县农村公路路面碾 压混凝土科研项目, 对路面碾压混凝土的基本性能进行研究 , 分析影响农村公路路面的碾压混凝土工作性的因素, 原材料控制以及在 此基础上提出了农村公路路面碾压混凝土的配合比例范围, 同时, 研究粉煤灰掺量对路面碾压混凝土的物理力学及耐久 陛能的影响。 关键词: 路面碾压混凝土;工作性 ;改性 V C值;绝对体积法;耐久性 中圈分类号: T U 5 2 8 3 7 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 2 0 1 4
3、6 0 4 R u r a l h i g h wa y p a v e me n t p e r f o r ma n c e o f r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e ( p e r i o d i c ) r e s e a r c h LI UDa c ha o , FUZh i mi n g2 , LI UXi a n g , LI U Pe n g , J I ANG Si y i n g ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g a n dAr c h i t e
4、c t u r e , C h o n g q i n g J i a o t o n gUn i v e r s i t y, C h o n g q i n g4 0 0 0 7 4, C h i n a ; 2 T r a n s p o r t a t i o n B u r e a u o f C a n g x i , Gu a n g y u a n 6 4 8 2 0 0 , C h i n a ) Ab s t r a ct : R o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e r o a d p a v e me n t mo r e
5、 r o u t i n e n o r ma l c o n c r e m c o mp r e s s i v e 。 fl e x t t r a l , i mp a c t r e s i s t an c e , f a t i g u e r e s i s t anc e and S O o n s i g n i fi c a n t p e rfo r ma n c e a d v ant a g e s I t r e l i e d o n Cang x i c o u n ty, S i c h u a n p r o v i n c e r u r a l h i
6、 g h wa y p a v e me n t r o l l e r c o rn p a c t e d c o n c r e t e s c i e nti fi c r e s e a r c h p r o j e c t , r e s e arc h o n t h e b a s i c p e r f o r manc e o f the p a v e me n t r o l l e r c o m p a c t e d c o n c r e t e , ana l y z i n g f a c t o r s tha t a ff e c t r u r a
7、l h i ghw a y p a v e me n t r o l l e r c o m p a c t e d c o n c r e t e wo r k a b i l i t y , r a w ma t e ri a l c o n t r o l , a n d o n thi s b a s i s p u t f o r w ard r u r a l h i 【gh wa y pa v e me n t r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e mi x i n g p r o p o r t i o n r ang e,
8、o n thi s b a s i s, the r e s e a r c h o n the d os a g e o f fly a s h p a v e me nt i nfl ue nc e o f p h y s i c M an dme c h an i c a l p r o p e r t i e s o f r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e K e y wor d s : p a v e me n t r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e ; wo r k a b
9、i l i ty; mo d i fi e d VC v a l u e ; t h e a b s o l ute v o l u me me t h o d; d u r a b i l i ty 0 引言 碾压混凝土 , 是 近二 、 三十年来发展起来 的一种新型 混凝土 。 它属于特干硬性混凝土 , 并且具有独特 的物理力 学性 能 , 未凝 固前 碾压混凝 土的性 能完全 不 同于普 通混 凝土 , 凝 固后又与常规混凝 土的性能非常接近 , 难以区分 。 碾压混凝 土是将 土石方施工机械 的容量大 、 速度快 、 大面 积作业的优点与混凝土强度高、 耐久性强的特点融合到 一 体,
10、可实现快速、 经济施工 1 2 。 为了使土石方施工机械 能在碾压混凝土面上作业 , 其稠度要很 干 , 干到施 工机械 在 上作业 时不下陷 。 碾 压混凝 土采 用天然集 料和人 工集 料均可。 采用 天然集料 , 拌和用水 量相 对较少 , 容易压 实 , 但也容易发生离析; 采用人工集料 , 拌和用水量较多 , 不 易发生离析, 尤其用于道路路面碾压混凝土, 具有较高的 承载能力 。 从施工机械角度 , 碾压混凝土施工机械与常规 混凝 土完全不 同 , 采用 自卸汽车仓 内运输 , 摊铺用推土机 或铺料机 , 振动压路机碾压密实 , 待凝结硬化后便具有结 构设计所要求的强度、 抗渗性和
11、抗冻性。 碾压混凝土具有 如下优点 : ( 1 ) 节约水泥 , 节约工程费用 , 经济效益明显 ; 收稿 日期 : 2 0 1 3 - 0 8 1 5 1 46 ( 2 ) 因减小水泥用量 , 可节约矿产资源 ; ( 3 ) 因减小水 泥用量 , 可减 少因烧制水泥所用煤炭 资 源 , 从而减小 C O 的排放对大气污染 , 有利于环境保护 ; ( 4 ) 由于碾压混凝土单位水 、 水泥用量少 , 故其干燥收 缩小 ; ( 5 ) 可 以采用摊铺机 、 振动压路机等进行施 工 , 施工工 艺和施工设备简单, 施工速度快, 可以减少施工成本; ( 6 ) 强度增长速度快, 因而可以较早开放交通
12、。 1 农村公路路 面碾压混凝土工作性 1 1 碾压混凝土 工作性能 碾压混凝土拌合物的工作性对碾压混凝土 的物理 力 学性能有很大影 响。 工作性 良好 , 混凝土经强制振动碾压后 能获得较高的压实度, 混凝土各项性能良好; 反之 , 工作性 不好, 混凝土难于压实甚至无法压实, 混凝土的各项性能 变差。 因此 , 确定 良好 的工作性 , 对碾压混凝 土有着非常重 要的意义。 农村公路路面碾压混凝土的工作性以改进 vc 值为控制指标, 碾压混凝土出搅拌机口的改进 v c值宜为 5 l O S , 碾压时 的改进 V C值宜控制在 ( 3 5 + 5 ) s o 试验 中的 试样表面出浆评分
13、应为 4 5 分3 。 1 2 用水量对碾压混凝土工作性的影响 碾压混凝土单位体积用水量对工作性影响较大, 碾压 混凝土用水量对工作性影响的变化关系如图 1 所示。 7 0 6 O 芒 5 0 迥 4 0 3 0 2 0 7 0 8 0 9 0 1 0 0 1 1 0 l 2 0 用水量 k g 图 1 碾压混凝土用水量与 V C值关系曲线 注: 该试验 中碾压混凝土胶凝材料掺量为 C + F = 3 0 0 k g m , 砂 率为 3 4 。 1 3 砂率对碾压混凝土工作性的影响 砂率是影响碾压混凝土工作性 的一个重要 因素 , 试验 结 果表明 , 当用水量和胶凝 材料用 量不变时 ,
14、随着砂率减 小, 碾压混凝土稠度减小, 砂率减小到一定程度后 , 再继续 减小砂率, 相应粗集料增加 , 砂浆充满粗集料空隙, 出浆时 间增长, 碾压混凝土的稠度反而增大。 砂率与碾压混凝土工 作性变化关 系如图 2 所示。 7 O 6 0 5 0 理 4 o 3 0 2 0 Z 3 U 32 34 )6 3 40 砂率, 图 2 碾压混凝土砂率与 V C值关系曲线 注 l该试验中碾压混凝土胶凝材料掺量为 C + F = 3 0 0 k g m 3 , 用 水量为 1 1 0 k g m 3 。 2 路 面碾压 混凝 土配合比设计 路面碾压混凝土混合料配合比设计应遵循的原则是: 按魏茅斯 “
15、粒子干涉理论” 和“ 界面膜理论 ” 的观点 , 胶凝材 料浆体最大限度的填满细集料的间隙,并包裹粗细集料颗 粒;砂浆最大限度的填满混凝土混合料中粗集料的空隙, 并包裹粗集料颗粒形成均匀密实 的混凝土。 以达到满足强 度、 耐久性、 可碾性及经济性要求。 一是密实填充, 寻求最 大密度; 二是满足施工和易性要求, 且集料分离系数最小。 本研究试验配合比设计方法采用绝对体积法。 2 1 绝对体积法配合 比设计 用绝对体积法计算碾压混凝土配合比, 首先需要确定 4 个设计参数, 即用水量 、 水灰比、 胶凝材料掺量和砂率。 用 水量应采用改进 V C值 稠度 、 强度试验来 确定 ; 水灰 比由
16、设计强度等级确定 ; 胶凝材料掺量 由强度耐久性来确定 ; 砂率由最佳砂率和集料离析性确定。 由确定的 4 个设计参 数和单位材料绝对体积 1 m3 这 5 个条件, 建立4个方程式。 求解 4个方程式可得每立方米碾压混凝土各组成材料用 量( W、 C 、 F 、 S 、 G ) , 具体方程如式( 1 ) ( 4 ) 所示。 ( 1 ) C + - - K2 ( 2 ) C+ , ( 3 ) S +G + +旦+ : 1 0 0 0 1 0 V ( 4 ) p c p P p s p G 式 中: K 水灰 比; K 胶凝材料中粉煤灰所占比例; 率, ; 用水量 , k g m ; C 水泥
17、用量 , k g m ; F 粉煤灰用量 , k g m ; S 1 用量 , k g m ; G 石子用量 , k g m ; 。 碾压混凝土含气量 。 2 2 配合比设计参数确定 2 2 1 用水量选定 根据用水量与碾压混凝土工作性试验结果, 如图 1 所 示 , 由设计要求的稠度可确定用水量 , 试验用水量初步选 定 1 0 0 、 1 1 0 、 1 2 0 k g m 。 2 2 2 水灰比与粉煤灰掺量选定 根据试验资料【 4 _ , 水灰比和粉煤灰掺量可按式( 5 ) 估计 。 R R ( - B ) ( 5 ) 式 中: 碾压混凝土 9 0 d 龄期抗折强度 , M P a ;
18、R 水泥和某一掺量混合材料拌制胶砂 , 2 8 d 龄 期抗折强度 , MP a ; A、 B 回归系数 。 资料 q 表明回归系数、 参考值如表 1 所示。 表 1 回归系数 A 、 B参考值 2 2 _ 3 砂率选定 当用水量、 水灰比和粉煤灰掺量确定后 , 砂率根据其 与碾压混凝土工作性关系试验来确定 。 图 2 中最低点可以 选为设计配合比的最佳砂率。 2 3 推荐的配合比 当配合 比设计参数选定后 , 由上述建立的 4 个方程式 , 求解 4 个方程组, 可得碾压混凝土配合比。 经试拌调整, 推 荐配合 比范围如表 2 所示 。 3 农村公路路面碾压混凝土力学性能 农村公路路面碾压混
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