公路監(jiān)理師

當(dāng)前位置:建設(shè)工程教育網(wǎng) 報(bào)錯(cuò)頁面_建設(shè)工程教育網(wǎng)

您訪問的頁面已經(jīng)離家出走了

您可以:返回 上一頁或者返回首頁
9秒后跳轉(zhuǎn)到建設(shè)工程教育網(wǎng)首頁
 > 正文

關(guān)于路面混凝土混合物的造殼技術(shù)的簡介

2008-03-27 19:47 來源: 打印 | 收藏 |
字號

| |

  一、前言

  路面水泥混凝土通常是按砂、石、水泥、水一次投料的攪拌工藝制備的,其質(zhì)量容易波動。使用將砂、石表面以水泥漿為外殼包起來的造殼攪拌方法,可改善水泥的分散性,使混凝土的質(zhì)量與耐久性得到顯著提高。

  80年代,我國許多單位在研究SEC工法新技術(shù)的基礎(chǔ)上,開發(fā)應(yīng)用了“混凝土分次投料攪拌工藝”。其目的在于通過新的攪拌工藝,獲得高質(zhì)量的混合物,提高混凝土強(qiáng)度,繼而在滿足原強(qiáng)度要求的前提下,節(jié)約水泥用量。

  根據(jù)大量的應(yīng)用研究結(jié)果,各種分次投料攪拌工藝均能不同程度地提高混凝土強(qiáng)度。其中裹砂石法和凈漿裹石法的增強(qiáng)效果最顯著。分次投料工藝改變了我國水泥混凝土路面?zhèn)鹘y(tǒng)的混凝土混合物攪拌工藝,我們從分析混凝土破壞途徑和增強(qiáng)機(jī)理出發(fā),論述了裹砂石法的應(yīng)用研究效果。

  二、混凝土的破壞途徑

  硬化混凝土受力前在粗骨料和砂漿界面上存在很多微裂縫,稱界面裂縫。這是由于水泥水化化學(xué)收縮,硬化后干燥收縮在骨料界面上產(chǎn)生拉應(yīng)力導(dǎo)致界面裂縫。此外水分的遷移受到粗骨料阻止,從而水分向界面集中形成水膜,也是界面裂縫的根源;炷潦芰螅雍蜕皾{變形不一致又導(dǎo)致這種原生裂縫開展。

  此時(shí)E 石>E砂漿,骨料粒子處于軟基體內(nèi),在縱向壓力下砂漿橫向變形(內(nèi)聚力)大于石子,從而在石子上下部位產(chǎn)生壓應(yīng)力,邊側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力,界面有脫離的傾向(粘附力破壞)。這種由于兩相變形不等產(chǎn)生的界面拉應(yīng)力使原生裂縫開展?梢娏芽p的發(fā)源地是界面,然后向〖DM(謝勇成:路面混凝土混合物的造殼技漱砂漿中延伸,最后貫穿試件,最終導(dǎo)致破壞。界面在受力前存在隱患,成為裂縫的發(fā)源地,界面拉應(yīng)力的存在又為裂縫開展提供條件。因此,只有增強(qiáng)界面和提高砂漿強(qiáng)度才能阻止裂縫開展。

  三、混凝土增強(qiáng)機(jī)理

  3.1、改善孔結(jié)構(gòu)、強(qiáng)化水泥石

  一般認(rèn)為,水泥石是由凝膠、晶體、水與孔組成的聚集體。根據(jù)現(xiàn)代混凝土強(qiáng)度理論,水泥石內(nèi)聚力主要取決于水泥石基材的孔隙率、孔分布、孔級配、孔形狀等孔結(jié)構(gòu)參數(shù)。所以水泥石從形成、發(fā)展直到破壞均與孔的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。但孔隙率不是影響混凝土強(qiáng)度的唯一因素,在孔隙率相同情況下,不同孔結(jié)構(gòu)水泥石性能也不同。平均孔徑小的強(qiáng)度高,0.1μm以上的毛細(xì)孔微縫對強(qiáng)度和耐久性不利,0.05μm以下的孔對強(qiáng)度及性能無影響,Mehta證明,大于1000A的孔存在是強(qiáng)度和抗?jié)B性下降的原因。將大孔改變?yōu)樾∮?00A的孔則可提高強(qiáng)度和抗?jié)B性。由此可見,存在著調(diào)整孔級配來提高水泥石強(qiáng)度和耐久性的可能性。例如,采用真空脫水,分次投料,重復(fù)振搗,加入外加劑、活性混合物,聚合物浸漬以及限制膨脹等工藝措施,均能達(dá)到調(diào)整孔結(jié)構(gòu),提高強(qiáng)度的辦法。

  采用分次投料造殼攪拌工藝,可使水泥石最可幾孔徑減少,增強(qiáng)顯著,試驗(yàn)采用灰砂比為1∶2.5,W/c=0.5的軟練砂漿與造殼砂漿作了強(qiáng)度和孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的比較,試驗(yàn)結(jié)果列表1.

  不同砂漿對比試驗(yàn)結(jié)果,表1:


件 
強(qiáng)

(MPa) 



(cm2/g) 




(m2/g) 
當(dāng)量
比表
面積
(m2/
cm2孔) 





徑 
最可幾孔徑  分段孔
體積含

(cm3/g)×10-2 
中孔區(qū)
(100-
1000λ) 
大孔區(qū)
(1000-
2500λ) 

7500
λ 

5000
λ 

2500
λ 

1000
λ 

500
λ 

250
λ 



漿 
30.8  0.1075  29.02  270.0  37.0  798  7500  2.0
80 
2.3
50 
2.7
36 
3.4
40 
6.2
30 
7.7
44 



漿 
39.2  0.1044  30.89  295.9  33.8  500  1596  0.7
073 
0.93
65 
1.3
61 
2.1
12 
4.7
31 
7.6
19 

  從這些試驗(yàn)結(jié)果看出,造殼砂漿比普通砂漿的孔隙率只減少3%,而強(qiáng)度卻提高27%,這主要是由于造殼砂漿和孔徑分布得到了改善。第一,在大孔區(qū),最可幾孔徑僅為普通砂漿的21%;在中孔區(qū)僅為63%,可見采用造殼攪拌工藝后,不僅能減少一些孔隙率,而且主要地可使毛細(xì)孔變細(xì)。第二,造殼砂漿的有害孔(500。┖績H為普通砂漿的6%;第三,造殼砂漿孔隙當(dāng)量比表面積和平均水力半徑比普通砂漿分別增加和減少9%。總之,最可幾孔徑變小,使?jié)B水通路變細(xì),加上平均水力半徑減少,提高了抗?jié)B能力,對強(qiáng)度有害的大毛細(xì)孔減少24%,這將對裂縫的引發(fā)和擴(kuò)展起很大的阻滯作用,因而能提高其強(qiáng)度及抗沖擊性能。

  3.2、強(qiáng)化界面過渡層界面微觀結(jié)構(gòu)性質(zhì)早已引起國內(nèi)外學(xué)者的極大重視。研究表明,骨料和水泥石之間存在約幾十微米的界面層,它是由水化粗骨料表面,首先形成水膜層逐漸被新生產(chǎn)物填充而來。如水灰比大或泌水均會使水膜層厚度增加,在過渡層會留下薄弱環(huán)節(jié),所以只有減薄水膜層才能強(qiáng)化界面層。

  在傳統(tǒng)的攪拌方法中,所有固相材料幾乎同時(shí)倒入攪拌機(jī),此時(shí)砂、石、水泥混合物中主要是固——?dú)饨缑。在加水(dāng)嚢柽^程中,水必然要浸潤所有的固相材料表面而形成固——液界面,同時(shí)產(chǎn)生氣——液界面,亦即在攪拌過程中有相當(dāng)數(shù)量的氣相殘留在液、固相的包圍之中。在新的裹砂石法中,大部分水優(yōu)先與砂石表面接觸形成固——液界面,骨料濕潤后形成液——?dú)饨缑妫旧舷Я斯獭獨(dú)饨缑。?dāng)水泥投入時(shí),立即粘附在骨料表面的水膜層上,強(qiáng)化了水泥的水化歷程,使首先生成的水化鋁酸鹽復(fù)蓋在骨料表面限制Ca(OH)2晶體擴(kuò)散而強(qiáng)化了界面層。同時(shí),殘留的氣體也必然少于傳統(tǒng)工藝。

  當(dāng)水泥漿體作為粘附劑時(shí),其粘附力大小首先決定于水對骨料表面的濕潤效應(yīng)。裹砂石法濕潤本身說明水分子和骨料表面產(chǎn)生吸附作用(即范德華力),骨料表面的濕潤效應(yīng)可提供所有砂石骨料周界被水泥漿體包裹機(jī)會,骨料間的孔隙被水泥漿體全部填充。水泥漿對骨料濕潤面積越大,粘附力越大,故親水性好,表面粗糙的石灰?guī)r,石英巖使砼強(qiáng)度提高得更多。

  此外,全部水加入攪拌過程中,稀漿中的水分向殼膜中滲透。以及殼膜中的水泥粒子向稀漿中擴(kuò)散。這樣,滲透和擴(kuò)散過程,使固——液相均化,氣相細(xì)化,改善了孔結(jié)構(gòu)。

  四、粗骨料徑影響?yīng)?/STRONG>

  無論是道路混凝土,還是普通混凝土,其最薄弱環(huán)節(jié),都處在骨料下緣,尤其是粗骨料的下緣。

  粗骨料粒徑越大,其下緣處的水膜層也越厚。因此,當(dāng)?shù)缆坊炷敛捎霉笆瘮嚢韫に嚂r(shí),隨著粗骨料最大粒徑增大,界面過渡層結(jié)構(gòu)可得到更顯著的改善。同時(shí),還由于粗骨料粒徑增大,其表面積相對減小,造殼所需水泥量也減少;另外,骨料粒徑增大也有利于造殼砂石形成連續(xù)相的骨架。所以隨著粗骨料最大粒徑的增大,水泥裹砂石混凝土的增強(qiáng)效果更顯著,見表2。

  粗骨料粒徑影響,表2:

最大粒徑
(mm) 
攪拌工藝  坍落度
(cm) 
抗壓強(qiáng)度
(MPa) 
提高率
(%) 
10
5-10 
普通法
裹砂石法 
4.5
5.0 
25.6
27.8 
8.6 
20
5-20 
普通法
裹砂石法 
4.5
4.5 
25.1
26.1 
4 
40
5-40 
普通法
裹砂石法 
4.0
4.5 
25.2
29.6 
17.5 

  從試驗(yàn)結(jié)果看出,當(dāng)粗骨料最大粒徑分別為10mm、20mm、40mm時(shí),以最大粒徑40mm的裹砂石混凝土增強(qiáng)效果為最好。這對于道路混凝土采用粗骨料最大粒徑40mm的拌合料是非常有利的。

  五、生產(chǎn)應(yīng)用

  (1)裹砂石攪拌工藝為二次投料工藝,即造殼攪拌和勻化攪拌工藝。不同分次投料工藝的試驗(yàn)結(jié)果列表3.從表3可看出,各種分次投料攪拌工藝的7d強(qiáng)度增長率均高于28d強(qiáng)度增長率,其中裹砂石法的強(qiáng)度增長率最高。另外,從工藝角度考慮,凈漿裹石法為三次投料,而裹砂石法為二次投料,工藝簡便易行。

  不同分次投料工藝的強(qiáng)度增長率,表3:

種類  R7(%)  R28(%)  第一次  第二次  第三次 
常規(guī)法  0  0  水 砂 石 水泥  0  0 
凈漿法  12.2  6.7  水1 水泥  水2 砂  石 水3 
砂漿法  11.1  7.8  水1 砂 水泥  石 水2  0 
裹砂法  14.1  8.8  水1 砂  水泥  石 水2 
裹石法  12.1  9.5  水1 石  水泥  砂 水2 
凈漿裹石法  12.2  10.9  水1 水泥  水2 石  砂 水3 
裹砂石法  14.0  12.0  水1 砂 石  水泥 水2  0 

 。2)裹砂石法攪拌工藝方案如下:

  在此攪拌工藝方案中,下限為強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌時(shí)間,上限為自落式攪拌機(jī)攪拌時(shí) 間。第一次投料為:砂 石 70%水(包括砂石含水量);第二次投料為:水泥 30%水;

 。3)福建閩清市政建設(shè)工程公司采用裹砂石法進(jìn)行了現(xiàn)場強(qiáng)度對比試驗(yàn),其結(jié)果列于表4:

  強(qiáng)度對比試驗(yàn)結(jié)果,表4:

攪拌工藝  抗壓強(qiáng)度(MPa)  強(qiáng)度相對值 
7d  28d  7d  28d 
常規(guī)法  21.2  30.1  100  100 
裹砂石法  26.1  34.5  123.1  114.6 

  由表4可見,裹砂石法的強(qiáng)度增長值較高,R7為23.1%,R28為14.6%;因此,采用裹砂石法后,C30混凝土的水泥用量由360kg/m3降為324kg/m3,可節(jié)約水泥10%。

  此外,由于裹砂石法拌制的混凝土具有較高的早期強(qiáng)度,可加快施工進(jìn)度,如大慶油田擴(kuò)建工程讓湖路立交橋30m予應(yīng)力鋼筋混凝土T梁的施工過程中,原先需 7d才能達(dá)到85%設(shè)計(jì)強(qiáng)度,采用造殼任務(wù),而且28d強(qiáng)度由原先技術(shù)僅用4d就可達(dá)到85%的設(shè)計(jì)強(qiáng)度,不僅提前9d完成了的42.3MPa提高到 46.9MPa.

  六、結(jié)語

  在所選定的試驗(yàn)條件下,各種分次投料攪拌工藝中,裹砂石法在不增加攪拌設(shè)備和生產(chǎn)管理人員,不延長攪拌時(shí)間的前提下,增強(qiáng)效果最好,而且投料次數(shù)少,適用性廣(適用于坍落度<9cm的塑性和半干硬性混凝土=,操作簡便,易于推廣。此外,裹砂石法混凝土抗?jié)B性、抗裂性、抗凍性及抗彎拉性均有明顯的改善。

  裹砂石法攪拌工藝實(shí)踐證明,可提高強(qiáng)度10%~20%,在保證道路混凝土質(zhì)量前提下,可節(jié)約水泥5%~10%。

  提高水泥混凝土路面質(zhì)量,出路在于不斷采用混凝土路面施工新技術(shù)。而裹砂石法攪拌工藝是獲得路面質(zhì)量混凝土混合物的有效途徑。

  目前,洛陽震動機(jī)械廠生產(chǎn)了一種裹砂石法的專用機(jī)械(JDF350型混凝土攪拌機(jī)),該機(jī)有兩個(gè)上料斗,一個(gè)裝砂石,一個(gè)裝水泥,全部攪拌過程按程序自動完成,消除了人為因素的影響。自1991年投放市場以來,受到施工單位好評。

相關(guān)資訊
班次推薦

4大班次+考前模擬題 提升學(xué)習(xí)效果;

經(jīng)典班次組合 專家在線答疑!

特色通關(guān)班:當(dāng)期考試結(jié)束后一周關(guān)閉
特色無憂班:報(bào)名或考試當(dāng)期不過,第二年免費(fèi)學(xué)

4大班次+考前模擬題+1套預(yù)測試題

智能交互課件 階段測試點(diǎn)評!

精品通關(guān)班:當(dāng)期考試結(jié)束后一周關(guān)閉
精品無憂班:報(bào)名或考試當(dāng)期不過,第二年免費(fèi)學(xué)

考前模擬題+2套預(yù)測試題+考前沖關(guān)寶典

名師定期直播 一對一跟蹤教學(xué)

實(shí)驗(yàn)通關(guān)班:當(dāng)期考試結(jié)束后一周關(guān)閉
實(shí)驗(yàn)無憂班:報(bào)名或考試當(dāng)期不過,第二年免費(fèi)學(xué)

考前模擬題+3套預(yù)測題+沖關(guān)寶典+考前重點(diǎn)

大數(shù)據(jù)分析小灶教學(xué) 私人定制服務(wù)!

定制通關(guān)班:當(dāng)期考試結(jié)束后一周關(guān)閉
定制無憂班:報(bào)名或考試當(dāng)期不過,第二年免費(fèi)學(xué)

以知識點(diǎn)為單元 十分鐘一堂課

智能交互課件 階段測試點(diǎn)評

報(bào)同科目輔導(dǎo) 享7折優(yōu)惠!

最新資訊
版權(quán)聲明

1、凡本網(wǎng)注明“來源:建設(shè)工程教育網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬建設(shè)工程教育網(wǎng)所有,未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、鏈接、轉(zhuǎn)貼或以其他方式使用;已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,且必須注明“來源:建設(shè)工程教育網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其法律責(zé)任。
  2、本網(wǎng)部分資料為網(wǎng)上搜集轉(zhuǎn)載,均盡力標(biāo)明作者和出處。對于本網(wǎng)刊載作品涉及版權(quán)等問題的,請作者與本網(wǎng)站聯(lián)系,本網(wǎng)站核實(shí)確認(rèn)后會盡快予以處理。
  本網(wǎng)轉(zhuǎn)載之作品,并不意味著認(rèn)同該作品的觀點(diǎn)或真實(shí)性。如其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人轉(zhuǎn)載使用,請與著作權(quán)人聯(lián)系,并自負(fù)法律責(zé)任。
  3、聯(lián)系方式:010-82326699 / 400 810 5999。

返回頂部