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《粗集料對(duì)水泥混凝土路面使用壽命的影響》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、【技術(shù)交流】粗集料對(duì)水泥混凝土路面使用壽命的影響!2015-07-31?覃維祖?商品混凝土汪軍粗集料對(duì)水泥混凝土路面使用壽命的影響1概述水泥混凝土路面在一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的公路網(wǎng)占有相當(dāng)重要的地位,最為突出的是美國(guó),已建水泥混凝土路面約20萬(wàn)公里,其中有6萬(wàn)多公里是州際公路──承擔(dān)主要重交通量的干線公路,占總長(zhǎng)度的一半以上;德國(guó)在發(fā)動(dòng)二次大戰(zhàn)前修建的高速公路,基本上是水泥混凝土路面;其他國(guó)家如英、法、西班牙、澳大利亞等國(guó)也有相當(dāng)量的水泥混凝土路面;近些年來東南亞地區(qū)水泥路面的公路呈發(fā)展上升趨勢(shì),如日本自八十年代末起大力發(fā)展碾壓混凝土路面,稱之為
2、第三種鋪裝方式,欲以其代替瀝青混凝土路面,作為重載高速公路路面的重要形式,延長(zhǎng)使用壽命,降低養(yǎng)路費(fèi)用?! 〈罅克嗷炷谅访娴男藿ㄅc應(yīng)用,帶來對(duì)這種道路使用耐久性的關(guān)心,例如美國(guó)在汽車運(yùn)輸發(fā)展迅速之時(shí),發(fā)現(xiàn)引氣劑能大大改善水泥混凝土路面抗凍融與除冰鹽侵蝕的能力,至今仍被稱之為混凝土材料發(fā)展史上的一個(gè)里程碑;八十年代興起混凝土耐久性研究應(yīng)用熱潮,也是就美國(guó)及其他國(guó)家大量混凝土橋面板和路面的修復(fù)、更新,需要耗費(fèi)巨額資金而提出的?! ≡谖覈?guó),水泥混凝土路面發(fā)展的歷史較短,特別是水泥混凝土路面的高等級(jí)公路、高速公路還是近些年才開始大量修建的,因此對(duì)于
3、它的耐久性還未得到應(yīng)有的重視。盡管如此,一部分新修運(yùn)營(yíng)才幾年的道路,混凝土路面已經(jīng)出現(xiàn)相當(dāng)嚴(yán)重的病害,如路面板磨耗、剝落、開裂與斷板、缺棱掉角或起拱、塌陷等,影響行車安全與舒適性,影響路面的使用壽命。混凝土路面的修補(bǔ)非常麻煩,費(fèi)用也很高,因此引起各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)與有關(guān)部門的高度重視,并力圖找到得力的措施改進(jìn)。高等級(jí)公路路面混凝土的設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度指標(biāo)從4.5MPa提高到5.0MPa,而配制強(qiáng)度提高到5.5MPa,就是有力的明證。但是,一方面強(qiáng)度指標(biāo)提高使得單方混凝土水泥用量增加,從而單方材料費(fèi)用進(jìn)一步提高;另一方面,增加水泥用量對(duì)提高混凝土抗折強(qiáng)度的效果
4、并不顯著,有時(shí)甚至看不出無(wú)效果。事實(shí)上,我國(guó)規(guī)范規(guī)定的抗折強(qiáng)度為4.5MPa的指標(biāo),已經(jīng)比美、英等國(guó)的指標(biāo)(4.0MPa)高,看來出現(xiàn)病害的原因并不在于抗折強(qiáng)度偏低。那么,改善高等級(jí)公路水泥路面耐久性的關(guān)鍵究竟是什么?在混凝土中,粗集料通常要占體積的55~80%,因此它對(duì)混凝土的耐久性、對(duì)道路使用壽命的影響應(yīng)該是相當(dāng)重要的,但這一點(diǎn)尚未被國(guó)內(nèi)道路工程界充分重視,從國(guó)內(nèi)許多混凝土路面工程所用粗集料的質(zhì)量低劣就可以看出來:石子的最大粒徑普遍較大、超徑多,而且一般是單級(jí)配(如用5-40mm顆粒為粗集料,常常只有15-40mm的顆粒,而5-15mm的
5、顆粒極少),此外粗集料中的針片狀顆粒含量還很多,含泥量也往往嚴(yán)重超標(biāo),這樣的粗集料是無(wú)法修建出高質(zhì)量的路面。所以本文著重談?wù)摯旨蠈?duì)混凝土路面耐用性的影響,以期引起各方面的重視。2粗集料對(duì)路面抗沖擊、疲勞性能的影響粗集料對(duì)混凝土路面耐用性的影響之大,可從下面的例子中看出來: 1988年,美國(guó)對(duì)45個(gè)州的水泥混凝土道路進(jìn)行了使用壽命的調(diào)查,結(jié)果表明:其平均壽命僅為20.5年。文章認(rèn)為[1]:使用壽命完全可以加倍延長(zhǎng),關(guān)鍵在于改變現(xiàn)行材料試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(即ASTM)中關(guān)于粗集料級(jí)配的規(guī)定,象其他工業(yè)國(guó)一樣,在路用混凝土中采用三級(jí)配粗集料。增加中間
6、一級(jí)顆粒,稱之為“橋梁”,即把大小粗集料顆粒聯(lián)系起來。文章對(duì)比了美國(guó)達(dá)拉斯市兩條相鄰的街道:一條是已運(yùn)行66年的老路,仍基本完好;另一條剛運(yùn)行5年,已有不少地方損壞,需要修補(bǔ)了。兩條路相差如此懸殊,原因在后者的混凝土中盡是大顆粒粗集料,而前者粒形與級(jí)配良好,“橋梁”作用明顯。例子很典型,實(shí)際情況要復(fù)雜一些,但從中可以得到重要的啟示:混凝土材料已經(jīng)使用了一個(gè)多世紀(jì),在各方面條件發(fā)生很大變化的今天(指工程結(jié)構(gòu)物的使用條件、混凝土原材料與施工工藝等等),有必要重新認(rèn)識(shí)有關(guān)粗集料的一些問題,以利更好地發(fā)展水泥混凝土公路建設(shè)。 為什么現(xiàn)今水泥混凝土路
7、面的使用壽命,受粗集料最大粒徑和中間顆粒的影響如此之大呢?這要從現(xiàn)代交通的發(fā)展來進(jìn)行分析,由于近些年來大型、重載車輛,包括集裝箱車輛的出現(xiàn)與頻繁運(yùn)行,這些重型車輛對(duì)道路的破壞,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于輕型汽車,反映在對(duì)路面板混凝土的抗沖擊與疲勞的強(qiáng)度需要大大提高,因此如上所述,靠提高室內(nèi)靜力試驗(yàn)的抗折強(qiáng)度指標(biāo)就達(dá)不到預(yù)期效果,甚至無(wú)濟(jì)于事。根據(jù)國(guó)外大量研究和應(yīng)用的結(jié)果證明:混凝土粗集料的最大粒徑越小,其抗沖擊與疲勞的強(qiáng)度就越好。但是粗集料的粒徑減小(國(guó)外一般都以20mm為最大粒徑),會(huì)使包裹它們的砂漿需要量增大,也有不利之處,就要通過增加中間顆粒部分來補(bǔ)償
8、。國(guó)內(nèi)雖然采用最大粒徑大(通常為40mm,且超徑顆粒很多)的粗集料,但因?yàn)槿鄙僦虚g顆粒,粗集料的堆積不夠密實(shí),水泥砂漿的需要量仍然不小。結(jié)果水泥用量增加,提高了材料