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关键词:沥青;混凝土;配合比;设计
中图分类号: U416 文献标识码: A
引言
长期以来,混凝土配合比设计总是以确保其安全性能为目标,忽略了混凝土组分多元化、混凝土工艺性能、混凝土强度发育历程等客观变化带来的负面作用,在混凝土配合比设计思路与现代混凝土内在的规律性上产生了偏离,从而导致混凝土性能呈快速劣化的总体态势。本文简要分析了沥青混凝土的级配种类、原材料的选择、设计方法进行了分析,以便为沥青路面的有效建设提供强有力参考依据。
一、沥青混凝土级配种类的选择
为了确保沥青混凝土路面的整体质量,一定要选择合理的沥青混凝土混合料的级配种类。根据沥青混凝土面层规定的设计标准,其上面层选用的混合料最大粒径应低于该层实际厚度的50%,其中面层选用的混合料集料最大粒径应低于该层实际厚度的66.7%,其结构层选用的混合料集料最大公称尺寸应不高于该层实际厚度的33.3%,如果混合料是粗体,那么还应将其比例适当的缩小。沥青混合料与水泥混凝土一样,其技术性质不但与组成材料质量相关,还与沥青混合料中每个组成材料的实际数量相关。设计沥青混凝土的配合比,主要是为了对沥青、砾石、矿粉与砂等材料的最佳配合比加以确定,其混合料的组成结构主要有骨架密实结构、悬浮密实结构与骨架空隙结构。骨架密实结构属于间断式的连续级配混合料,主要特征是截断核心尺寸的集料,以便粗集料在一定程度上可以形成分列统一的密排骨架,保证数量有限的细集料能够完全填充各骨架之间存在的空隙,该结构的耐久性、稳定性和抗裂能力非常好。悬浮密实结构属于密式的连续级配混合料,因为该结构的细集料成分多,因此可以很好地转变为密实结构,且有着很好的耐久性,然而其粗集料成分较少,不能转化为骨架,所以高温稳定能力和低温抗裂能力不够好。骨架空隙结构属于开式的连续级配混合料,因为该结构的粗骨料成分多,因此可以形成具备稳定性的良好骨架,然而其细集料成分较少,不能完全将粗料之间存在的空隙填充,所以耐久性与低温抗裂能力不够好。
二、原材料的选择
要确保工程质量,就得严格的选择和检验工程材料,这也是在沥青混合料配合比设计前必不可少的一个重要环节。对原材料应依据设计文件对路面结构和使用品质的要求进行选择、确定,根据有关的《规范》的规定,与地材的供应情况相结合,根据有关试验规程的要求进行检验,之后再择优选材,使得材料的每一项技术指标都能够满足规定的技术要求。
(一)选材原则
沥青混凝土的组成原材料主要包括:规格不同的胶结料(沥青)、粗集料、细集料、填充料(矿粉)。选择原材料要根据技术性好(满足技术指标要求),经济性好、结合环保就地取材等原则。
(二)沥青
沥青是主要的构成沥青混凝土的材料之一,对于沥青混合料质量有着决定性作用。所以在沥青选择时,不但要重视沥青自身的质量,还要注意标号对当地环境、空气、气温的适应性,不仅要注重冬季的抗裂性,同时还要注重夏季的抗塑变能力。
(三)粗集料的选择
在沥青混凝土面层中粗集料主要是通过颗粒间的嵌锁作用提供稳定性,通过其摩擦作用对位移予以抵抗。粗集料的形状和表面纹理对于沥青混凝土的稳定性能有着很大影响,因此粗集料选择时,要严格根据相关粗集料的技术规范进行。即压碎值、磨光值、吸水率、粘附性、针偏状颗粒含量都要满足要求。
细集料的选择
通常情况下,细集料指的是天然砂、人工砂、石屑等,在沥青混合料中将颗粒间嵌锁作用增加,使粗集料间的孔隙减少,从而使混合料的稳定性增加。在细集料选择时,不仅要对其应满足规范规定的技术指标进行考虑,还应对级配情况、与沥青的粘结力及其耐磨性和对混合料的稳定性综合考虑。
(五)填料的选择
填料选择时必须对是否可以复核亲水性和细度要加以考虑,是不是改善沥青与集料的粘结力。依据性质不同的集料选择的填料也不同,至于碱性集料,可选择磨细的石粉作填料;对于中性材料,可运用磨细的石灰石粉,此外,依据不同的情况还可选用水泥消石灰等作填料。
三、沥青混凝土配合比设计
(一)沥青混凝土马歇尔试验配合比方法
1、依照《规范》推荐,依据之前经验,对最佳沥青含量固进行定,中值为预估的沥青含量,按照0.5%的间隔变化,取沥青用量不同的5个,用小型拌和机与矿料进行拌和,击实成型马歇尔试件。分别对试件的毛体积相对密度继进行测定。对沥青混凝土的最大理论相对密度加以确定。分别对沥青混凝土试件的空隙率、矿料间隙率、有效沥青的饱和度等体积指标进行计算,分析体积组成。之后再通过马歇尔试验,对马歇尔稳定度、流值,计算马歇尔模数进行测定。接着分析马歇尔试验结果:对沥青用量与物理-力学指标关系图进行绘制。横坐标为沥青用量,纵坐标为毛体积密度、矿料间隙率、有效沥青饱和度空隙率、稳定度和流值为,把试验结果绘制成沥青用量与各项指标的关系曲线。
2、对炎热地区公路及其高速公路、一级公路的重载交通路段,预计有可能较大车辙时,应该在空隙率满足要求的范围内把计算的最佳沥青用量减小0.1%~0.5%作为设计沥青用量。
3、对寒区公路、旅游公路、交通量较少的公路,最佳沥青用量可在OAC的基础上增加0.1%~0.3%,从而对设计空隙率适当的减小,但不能使其压实度要求降低。
4、在设计沥青混凝土配合比中,温度指标控制非常重要,应采取适宜的拌和温度、击实温度。过高的拌和、击实温度将导致最佳沥青用量偏少,使路面耐久性降低,过低的温度使得沥青偏大,使抗车辙性能降低,极易有泛油现象出现。
(二) 目标配合比设计阶段
选择合格的材料,先对矿料级配比进行计算,对矿料级配进行优选,找出配合比的最佳状态。设计沥青混凝土马歇尔试验配合比,对最佳沥青用量OAC加以确定。之后再按照最佳沥青用量OAC制件,进行水稳定性检验和高温稳定性检验。按照验证结果,如果无法达到有关规定就需要重新选择材料、对级配进行调整或采取其他措施重做试验,直至其满足要求,确定出比较优良的的目标配合比。
(三)生产配合比设计
生产配合比设计是把拌和楼二次筛分后进入热料仓的材料取出筛分,对各热料仓的材料比例再次进行确定,同时对冷料仓进料比例反复调整,从而实现供料均衡的效果,并以目标配合比设计的最佳用油量、-0.3%、+0.3%三个沥青用量进行马歇尔试验,和旋转压实仪成型混合料试件的体积指标试验检验,同时从试拌的混合料取样进行试验,检验各项指标是否满足规范的技术指标要求,如满足要求,则综合确定生产配合比的最佳沥青用量。如果不符合应进一步调整热料仓比例使之更接近目标配合比级配和沥青用量,使其符合马歇尔试验技术标准和体积标准,再试。如还不满足要求应重新设计级配和用油量。
(四)生产配合比验证
按照生产配合比设计确定比例进行试拌、试铺,并抽取试验段混合料按要求进行各种试验和施工质量检验,验证生产配合比设计确定的各种指标是否符合规定。同时观察芯样空隙率大小、试验路的渗水情况,和评价碾压的难易程度,由此确定生产用的标准配合比。
结束语
混凝土配合比设计是一项技术性工作,但影响配合比设计合理性的因素却是多方面的,来自混凝土自身以外的自然环境、市场行为等因素对混凝土安全性能的影响具有一定的相关性但不具有很高的敏感性。因此在设计中,不能只注重目标配合比,而忽略了生产配合比和验证配合比,只将室内试验与施工生产相互结合,反复验证,做到真正意义上的理论联系实际,才能够成功的沥青混凝土配合比设计,才可以为施工生产发挥积极的、较大的指导意义,对提高公路工程的路面质量起着至关重要的作用。
参考文献:
关键词:沥青砼路面上层配合比设计; 原材料选择确定;
中图分类号:TU528.42文献标识码:A文章编号:
前言:
高速公路由于行车密度大、车速快,并且随着车辆轴载明显的增加以及重车比例越来越大,给沥青路面带来了很明显的早期损坏(如辙槽、泛油、推拥等)这就对沥青路面的混合料级配情况、抗滑性能、平整度、密实性等提出了更高的要求。其中上面层是影响路面质量最直接的因素,也是最主要的因素,要提高路面的工程质量,首先要保证上面层的施工质量。沥青砼路面上面层配合比的设计过程包括了目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证这三个阶段。
1.目标配合比设计阶段
1.1原材料的选择和确定
1.1.1沥青材料
从路面结构损坏原因的调查来看,路用沥青的品质是主要原因,如沥青的含蜡量高,就会出现横向裂缝,所以含蜡量一般要求控制在3%以内,沥青的类型对车辙也会有很大的影响,使用稠度底、温度敏感性低的沥青可以降低或者延长路面的开裂,高粘度的沥青会产生劲度高的沥青混合料,较高劲度的沥青混合料会具有较高的抗车辙能力。因此,高树脂、少石蜡的石油是道路沥青的最好原料。
高速公路路面的沥青,在高温时要具有较低的感温性,低温时要具有较好的形变能力,所以选择沥青时应尽量选择溶―凝胶型结构的环烷基稠油直馏沥青。其中沥青质的含量为15%~25%,针入度指数在-2~+2之间,PVN值宜在0~0.5之间。
同时为了提高使用沥青的品质,尤其是对重交通量沥青砼表层,更应该采用进口的沥青如壳牌、SK,标号宜为AH-50或AH-70.
1.1.2集料
骨料最大粒径的确定:级配中的粗集料粒径大小与沥青混合料的抗疲惫强度和抗车辙能力有密切的关系。国内外相关科研资料表明,当沥青混合料厚h与最大粒径D的比值接近2时,表面层的抗滑性、路面抗车辙能力、耐久性有明显的提高,同时也可以减少路面平整度的衰减。
碎石与沥青材料的粘附性大小,对沥青混合料的强度和耐久性有极大的影响,为了使集料与沥青有较好的结合能力,所以在选择时应该不考虑酸性的集料,且碎石的粘附性应达到4级以上。
碎石应选用坚硬、无风化、无杂质,其形状接近立方体,表面粗糙洁净,针片状颗粒少、耐磨耗的碱性石料,同时应符合磨耗值、道瑞磨耗值、冲击值和压碎值等要求。
1.1.3填料
沥青混凝土用的填料宜采用石灰岩或岩浆中的强基性岩石(憎水性石料),经磨细得到的矿粉。矿粉要求干燥、洁净的。
为了能很好的控制混合料的矿料级配,碎石尺寸一般选0-3 mm 、3-5 mm 、5~10mm、 10~20mm、20-31.5 mm、避免拌和出现溢料和待料现象,尽量控制超大粒径的含量,应不大于3%,超最小粒径含量不大于7%.
1.2矿质混合料比例的确定
对组成材料的原始数据的试验。计算组成材料配合比。调整配合比。计算得的合成级配应根据下列要求作必要的配合比调整。
通常情况下,合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限尤其应使0.075mm、2.36mm和4.75mm筛孔的通过量尽量接近设计级配范围的中限。
对于重交通的高速公路面层,宜偏向级配范围的下限(粒径偏粗为好),成级配曲线应接近连续的或合理的间断级配,但不应过多的犬牙交错。
1.3确定最佳油石比
现行规范中规定,确定最佳的沥青用量是找出马歇尔指标均符合要求的共同范围,因此油石比应根据表所列沥青用量范围,参考以前的经验来初步估计恰当的沥青用量,并以估计值为中值,以0.5上下变化沥青用量,取5个不同的沥青用量制备马歇尔试验的试件,按规定的试验温度和试验方法进行马歇尔试验,测定混合料的稳定度和流值,并计算混合料的密度、空隙率、饱和度及矿料间隙率。最终确定配合比的最佳沥青用量。
除了按照规范规定的方法确定油石比以外,本人认为油石比确定还应遵循下列原则:
1.3.1油石比要按当地气候条件综合考虑
我省属于干旱热带地区,夏季气温较高,冬季气温又较低,白天夜间混差较大。我省的几条高速公路,部分路段泛油车辙现象明显,抗滑能力降低,这与油石比偏大、夏季气温偏高持续时间长有直接关系。油石比取低限利于提高路面热稳定性、抗车辙能力和抗滑性。
1.3.2高等级路面面层油石比的确定应引起动稳定度试验
目前国内交通组成发生了显著变化,大吨位车越来越多,过去的设计理论满足不了现在交通量增大,车载增重的需要,因此沥青混合料中除了要进行常规的马歇尔试验外,其中最重要的是引起动稳定度试验,才能客观全面地反映实际,由动稳定度鉴定级配和油石比是合理的,Superpave沥青结合料性能试验就与实际较为接近,目前我省的天水过境段高速公路、西长凤高速公路以及在建的雷西高速公路都参用了Superpave沥青混合料试验。
稳定性包括了高温稳定性与低温抗裂性,而耐久性包括了抗水剥离性与老化性,为了提高混合料的高温稳定性,可采用提高沥青混合料的粘结力和内摩阻力的方法解法。在沥青混合料中,增加粗矿料的含量,使粗矿料形成骨架结构,能有效的提高沥青混合料的内摩阻力,适当地提高沥青的粘稠度,控制油石比,严格控制沥青用量,采用具有活性矿料,以改善沥青与矿料的相互作用,就能提高沥青混合料的粘结力。选用稠度较低、温度敏感性低、抗老化能力强的沥青可以有效的提高沥青混合料的低温抗裂性能。
2.生产配合比设计阶段
2.1冷料的调试冷料的调试主要根据目标配合比的矿料比例进行
根据沥青混合料拌和的产量Q,确定每分钟矿料的进料数量:(假定碎石含水量为0,石屑含水量为X)
A集料:Q×(1-Z)×PA÷60t/min
B集料:Q×(1-Z)×PB÷60t/min
石屑:Q×(1-Z)×PC×(1+X)÷60t/min
Z:表示油石比
PA:A集料用量
PB:B集料用量
PC:石屑用量
2.2生产配合比的调试
分别取二级筛分后,进入热料仓的材料进行筛分,确定各热料仓的矿料比例,供拌和站使用,按最佳油石比±0.3%进行马歇尔试验和动稳定度试验,进一步确定生产配合比中的最佳油石比。
3.生产配合比验证阶段
一个配合比能否真正运用到施工中去,还要通过试验段来验证,通过铺筑试验段可以确定摊铺机的摊铺温度,摊铺速度、振级、压路机的碾压工作,以及确定松铺系数等,所以通过试验段试拌试铺,结合拌合场取样进行Superpave或马歇尔试验,。
在试验路段碾压成型12小时后,对摊铺的沥青面层进行钻芯取样,以检测其厚度及压实度,最终决定施工配合比设计的合理性。经试拌试铺验证的生产配合比将作为标准配合比指导沥青混合料的批量生产。
4.结语:
高速公路路面工程的质量不仅取决于施工单位的施工水平,更重要的是原材料的质量以及能够有效指导施工的试验检测数据,通过各项试验检测,合理的设计沥青混凝土配合比,才能正确指导沥青混凝土路面的施工,所以沥青混凝土配合比的设计在沥青路面的施工中具有举足轻重的作用。
参考文献:
[1]刘剑刚,谈沥青混凝土配合比设计探讨及质量控制[J]平顶山工学院学报,2004.,13 (2):7~9
Abstract: The concrete is widely used in a variety of projects, and its quality related to the security of buildings. Therefore, we must control the concrete mix proportion and construction to ensure the quality and safety of the project. This paper conducts a brief analysis of this.
关键词:混凝土配合比;质量控制
Key words: concrete mix proportion;quality control
中图分类号:TU37文献标识码:A文章编号:1006-4311(2011)08-0086-01
1混凝土配合比设计要注意的几个问题
1.1 要保证施工的质量前提是有一个符合实际施工的配合比设计。配合比设计牵涉到的几个方面内容:①满足施工要求。②混凝土强度、工作性能及耐久性,达到工程质量要求。③经济性的配合比。要达到上述要求的配合比,我们在配合比设计方面应该注意以下几个方面的问题:
1.2 熟悉施工的要求:设计前要充分考虑工程项目的特点、气候条件,掌握设计图纸对混凝土的结构要求,包括混凝土强度的要求,施工构件截面的大小和钢筋布置的情况,以便于考虑水泥的品种和石子粒径的大小,掌握施工工艺,包括混凝土的运输,浇注措及施施工机械化程度,以便于对工作性和凝结时间给出一定的要求,掌握特殊性、不同的施工部位、以便于更好的选择材料。
1.3 对原材料选取:混凝土配合比不外乎就是选择合适的材料并计算出各种材料的比例和用量,因此,对材料的选取是配合比一个关键性问题,材料的选取受地域、价格的限制,为此针对不同的配合比,选择合适的材料不仅能使配合比达到设计要求,还能考虑到一个经济性问题。因此,选择材料,就要了解所能采购到的材料品种、质量和供应能力。
水泥:水泥是混凝土中的胶凝材料,它的性能直接影响混凝土的强度和耐久性,因此,配合比中的水泥必须满足规范要求。对一些砌体、一些低标号混凝土都选择低标号水泥,只要性能满足就好,试配出的混凝土不仅强度上可以满足要求,还可以考虑经济问题,面对高标号混凝土,水泥强度要求要严格,千万不能调以轻心。
粗骨料:按规范严格检验各项指标是否符合要求,石质强度相等时,碎石表面比卵石粗糙,它和水泥砂浆的粘接性比卵石强,当水灰比相等或配合比相同时,两种材料配制混凝土,碎石的混凝土强度比卵石强。因此,混凝土配合比选择粗骨料时慎重考虑。
细骨料:细骨料品种对混凝土强度影响程度比粗骨料小,但对细骨料的质量也要严格把关,砂中的泥含量和泥块含量及其它有害物质一定要控制在规定的范围内,否则也会降低混凝土的强度。
外加剂:外加剂使用不当时,会造成质量事故,混凝土浇筑后,局部或大部分长时间不凝结硬化,已浇筑完的混凝土表面就会鼓包。因此,使用外加剂时要注意外加剂与水泥的适应性,通过试配,掌握塌落度的耗时损失、凝结时间、减水率等,以免混凝土搅拌成后,发生速凝或塌落度损失过快。粉状外加剂要保持干燥状态,防止受潮结块,结块的外加剂颗粒遇水膨胀,造成混凝土表面鼓包。另外,混凝土对减水剂掺量很敏感,掺减水剂能在不增加水的情况下增大混凝土的流动性,减少水泥用量,但掺量过大,也会影响混凝土的强度。
拌合水:混凝土拌合水要求不含影响水泥正常凝结与硬化的有害物质,如油类、酸碱盐类、等。当对水质有怀疑时,可将该水与洁净水分别制成混凝土试件,进行强度比对试验,如该水制成的试件强度不低于洁净水制成的试件强度,则该水可用。
2确定各种材料的比例
在进行混凝土配合比设计时,各种材料按一定的比例掺和在一起拌制,不但要满足强度的要求,还要有良好的和易性,同时还要考虑经济的掺配比例。不应强调以强烈的振捣来保障混凝土的浇筑质量,而强调为施工提供具有良好和易性的便于振实的混凝土拌合物,也就是说,混凝土拌合物具有较大的流动性、可塑性,以便于浇筑振实,而且还应具有较好的粘聚性和保水性,以免产生离析、泌水等现象。而同时用水量和水灰比却不能增大,甚至应该降低,以保证或提高混凝土强度等技术性能。水灰比、砂率、水泥用量、外加剂掺量,是配合比设计重要的几个参数,若设计达不到要求,大部分人就会增加水泥用量,很少人会从材料调配经济效益,混凝土工作质量方面综合考虑比例问题,这是种不经济的做法,只能是不同的配合比,从中选择保证质量、工作性能、经济的,学会积累经验,收集平时配合比数据,学会对数据进行统计分析,这些都将是你今后宝贵的参考资料。
3生产配合比的调整及施工中的控制
在施工现场中,要有专门的质检员负责对生产配合比的管理,在生产配合比的调整和施工控制中,要注意以下几个方面的问题:
3.1 调整生产配合比时,要检测现场的砂、石的含水率,由于施工现场的砂、石质量变化相对较大,因此现场施工员必须根据现场的砂、石含水率及时调整水灰比,保证混凝土配合比不能采用目测的方法来估计砂石的实际含水量,这样会导致生产配合比不准确。
3.2 要严格控制各种材料的用量严格称量砂、石材料的质量以防止造成很大偏差。并控制好混凝土用水量,在施工中,由于气候原因或是由于操作者为方便施工,加大用水量,以求得较大的塌落度。当水灰比中用水量增大,而水泥用量不变时,水灰比会变大,混凝土强度会降低,混凝土拌合物的工作性会变差。
3.3 要规范混凝土的取样和混凝土试件的制作混凝土试样,应在浇筑、使用地点随机抽取,不少施工单位专门安排人员在出料口直接接料做试件,这样取样并不随机,不能反映整批混凝土的质量。
3.4 要严格按照混凝土的养护标准进行养护混凝土标养试块的环境为温度(20±1℃)湿度95以上,而现场混凝土的养护随意性很大,温、湿度根本达不到要求。要保证好混凝土外在和内在质量,就要做好混凝土配合比的设计工作,调整好生产配合比,以及做好配合比的施工控制,同时注重质量监督和施工管理工作,这是确保工程质量的重要保证。
参考文献:
关键词:耐久性混凝土;配合比
Abstract: Now the construction used in concrete basically adopts centralized mixing, the equipment is more and more advanced the design of the performance index of the concrete of the increasingly high demand. The durability of concrete is influenced structure used for a long time, combined with the experimental analysis on different durability of concrete and ordinary concrete and different materials. Development advantages highlighted the durability of concrete.
Key words: durability of concrete; mixture ratio
中图分类号: TU37文献标识码:A文章编号:
0引言
长期以来,混凝土作为工程基建最主要的材料,其生产所需要的砂石、水泥、矿物掺合料易得、经济。且其工作性能特点便于施工。
在实际工程应用中,往往认为混凝土的强度越高则性能越好,而忽略了其耐久性。混凝土的强度、工作性、耐久性是同等重要的。良好的工作性能使混凝土能顺利施工,强度是关键的控制指标,而耐久性是混凝土结构在设计使用年限内保持其正常使用状态的保证,耐久性混凝土能提高对各种不利环境因素的抵抗。
1 耐久性混凝土在工程上的应用
某高铁项目上曾使用掺用矿物掺合料耐久性混凝土进行施工,在该项目施工过程中遇到有深孔水下灌注桩施工、大体积混凝土施工、长距离泵送混凝土施工。水下灌注桩施工对混凝土的工作性能有较高的要求,在施工过程中如出现混凝土离析、流动性差的情况则可能造成堵管而导致施工中断形成断桩,带来较大的经济损失。大体积混凝土施工由于水泥的水化过程产生热量容易使混凝土产生裂缝。耐久性混凝土使用矿物掺合料取代部分水泥作为胶材,能降低混凝土内部化学反应产生的热量,并具有良好的工作性能保证顺利施工,保证结构物的外观质量。
2 耐久性混凝土配合比试验
2.1 材料准备工作,应选用满足相关规程规范及设计要求的原材料。
2.1.1 水泥:水泥宜选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥,水泥的混合材宜为矿渣或粉煤灰,有耐硫酸盐侵蚀要求的混凝土也可选用中抗硫酸盐硅酸盐水泥或高抗硫酸盐硅酸盐水泥,不宜使用早强水泥。检测指标符合规范《通用硅酸盐水泥》(GB 175-2007)的要求。
2.1.2 粗集料:粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固的洁净碎石。一般采用两级或者三级配,控制最大公称粒径并检测粗集料母岩是否具有碱活性。本实例粗集料采用5-16mm碎石:16-31.5mm碎石按10%:90%二级配合成5-31.5mm连续级配,各项性能指标如下表:
2.1.3 细集料:应选用级配合理,质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂。细集料的粗细程度按细度模数分为粗、中、细三级,本试验采用中砂。
细集料各项性能检测结果
2.1.4 矿物掺合料:应选用品质稳定的产品,其品种宜为一级粉煤灰、S95磨细矿渣粉。不同矿物掺合料的掺量应根据混凝土的施工环境条件特点、拌合物性能、力学性能以及耐久性要求通过试验确定。
2.1.5 外加剂选用缓凝高效减水剂。
2.2 本实例选取两组C40泵送混凝土配合比比较其性能的差异。
2.2.1 混凝土配合比试样拌制,选取两组配合比如下表:
2.2.2 两组配合比拌合性能和硬化后的性
能检测结果比对,结果如下表:
试验结果分析
配合比1总胶材用量为408kg,其中水泥占55%、粉煤灰占30%、矿粉占15%。配合比2总胶材全部为水泥,用量为385kg。通过试验比对发现:
1.在刚出机时,两种配合比的混合料具有同样良好的工作性能,但经过一个小时后配合比1仍然具有较好的工作性能而配合比2坍落度损失较大且流动性变差。
2.由于配合比1加入矿粉和粉煤灰取代部分水泥,矿粉和粉煤灰与水泥混合,强度增长较慢,但后期有增长潜力。56天强度基本上能达到配合比2在56天所达到的强度。通过56天电通量试验也可发现掺入矿物掺合料的配合比较单纯以水泥为胶材的配合比混凝土更为密实。
3.以某一时段原材料价格为例计算两种配合比每生产一立方混凝土所需要的成本发现配合比1更加具有经济优势,详情见下表:
结束语
从混凝土初始工作性能、一小时后的工作性能、强度、密实性、经济等方面对两组配合比进行试验分析,在配合比中掺入矿物掺合料能提高混凝土的工作性能且能达到强度要求,其密实性得到提高,能有效防止环境的侵蚀,且比单纯使用水泥作为胶材更加经济。如今工程建设行业商品混凝土模式使用较为广泛,由于是集中搅拌,生产现场距离有远近,使用掺入矿物掺合料的高性能混泥土更能满足商品混凝土的长距离运送,节约生产成本。武广高铁耐久性混凝土结构工程,施工检测结果表明该工程质量合格,达到设计要求。
参考文献:
关键词:沥青混合料配合比 马歇尔试验 生产配合比
一、前言
近年来,沥青混凝土路面应用越来越广泛,沥青混凝土配合比直接影响路面的质量,关系到路面的使用寿命。同时,还关系到行车舒适性和安全性。保证路面的质量,从施工的全过程加以控制管理,尤其对沥青混凝土配合比足够重视、认真对待、精心研究、优化设计,最终达到经济、科学、可行、便于施工。如何进行沥青混凝土配合比优化设计是道路技术人员亟待解决的难题。
二、沥青混合料配合比优化设计
《沥青混合料配合规范》规定采用三个阶段进行沥青混合料的配比设计,这三个阶段分别是:目标配合比设计;生产配合比设计和生产配合比的验证。该配比方法可以使配比过程程序化、深入化,有助于设计结果更符合生产需求,充分指导施工过程。
(一)目标配合比设计
目标配合比设计是整个过程的开始,结合施工文件要求,选择相应的材料,计算矿料级配比,选择最佳状态的配合比。在计算过程中,通常使试配结果尽量靠近级配范围的中间值,根据《规范》中推荐的,结合实践经验固定一个最佳沥青含量的范围,设计出不同油石比的配置的5到6组材料试件,每组间隔是0.5%,然后分别进行马歇尔稳定度、空隙率、试件密度、流值、沥青最佳沥青用量OAC,然后再按最佳沥青用量OAC制件,做水稳定性检验和高温稳定性检验。最后,判定实验结果,如果达不到设计文件要求则另选材料、调整配合比或者采用其他方法继续做试验,直到符合要求,确定理想的目标配合比。
在目标配合比设计过程中,必须重视两个重要指标:混合料空隙率和稳定度。沥青混合料的空隙率是反映沥青路面泛油、松散、裂纹、车辙等病害的最重要指标,矿料间隙率是综合反映沥青混合料质量状况的核心指标,对沥青混合料设计、生产的质量控制有重要作用。这两个指标对调整混合料稳定性和耐久性特别重要, 下面是对他们之间的关系的分析,并根据存在的不同的状态,提出了相应的处理措施。
(1)空隙率低,稳定度低。当空隙率低时,可以选择多种方法来增加空隙率:首先,调整矿料的级配,在规定允许的范围之内,适当增加粗集料的比例,同时减小细集料的比例;如果沥青混合料的油石比高于正常量,并且不能被矿料吸收时,可以适当的降低油石比,以增加空隙率。当以上两种方法都不能满足要求时,可以考虑换骨料。一般情况下,选择增加粗集料的比例减小细集料的比例来调整沥青混合料的空隙率和稳定度。
(2)空隙率低,稳定度能满足要求。如果稳定度满足要求,但空隙率低时会导致沥青路面泛油和壅包等问题,此时可以适当调整矿料的级配比,适当增大粗集料的比例,减少细集料的用量,同时调整沥青混合料的油石比。
(3)空隙率满足要求,稳定度低。如果空隙率满足了要求,但稳定度低,则反映出矿料的质量不好,集料的压碎值和石料的抗压强度不足,并且细长扁平颗粒太多,只能换矿料重新试验,直到满足要求。另外,还可以考虑采用稠度较高的沥青来调节。
(4)空隙率偏大,稳定度满足要求。空隙率过高时渗透性好,路面的雨水和空气很容易深入到路表穿过路面,破坏沥青性能,导致过早老化,缩短使用寿命,使沥青路面产生破坏。稳定度满足要求,调整空隙率时,可以适当增加矿粉,尽量选用细的矿粉来调整混合料的空隙率。
(5)空隙率高,稳定度低。空隙率高,稳定度低可以通过调整矿料的级配,同时增加沥青的用量,如果不能满足要求,则考虑换用矿质材料重新进行级配设计,直到满足要求为止。
(二)生产配合比设计
根据试验结果,目标配合比确定后,要根据实际施工情况,进行实际施工的沥青混合料拌和设备进行配比设计。根据路面的结构,确定生产配比的类型,选择符合要求的振动筛。选择振动筛时,必须遵循以下几点:
1、振动筛的最大孔径必须满足能够排出超粒径,最大粒径筛孔的颗粒通过量要满足级配要求。
2、振动分档必须使各料仓的材料保持平衡,以保证生产效率。
3、选择振动筛的孔径必须与试验用孔径尺寸保持一致。试验时,设计目标配合比矿料比例是由冷料仓取样进行试验,在配合比数值(例如:AK一13A沥青抗滑表层的矿质混合料级配范围如表1)接近要求范围的中间值时,按此数值进行拌和,再用热拌和料进行马歇尔试验,试验油石比是确定的目标配合比油石比的0.3%。根据目标配合比用的试验方法确定最佳用油量,最终得出的结果为生产配合比。确定生产配合比根据拌和设备的拌和能力确定每盘料所需的矿料数量和沥青数量。
表1矿质混合料级配
(三)生产配合比的验证
确定生产配合比后在进行施工前,要通过实际施工对预期的目标值进行验证,即从感性的角度评估沥青混合料配比的设计,同时,也要验证施工单位的施工方案,检验施工过程中的拌和、运输、摊铺、碾压等环节的可行性和协调情况。可以从混合料的颜色、均匀情况、碾压后的表面情况进行判断;另外,还可以组织技术人员取样进行定量的检验,同时监督施工的全过程,实时检查设备的设备参数材料的操作情况。最后整理每个阶段的数据,进行总结分析,如果指标不能满足要求,及时作出施工调整或者调整施工工艺,尽可能的做到符合设计要求,汇总报告,上报监理和业主,保障施工顺利进行。
三、总结
沥青混合料的配合比设计在高等级公路施工过程中,是一个非常复杂而且细致的过程,必须严格按照设计要求,控制各个环节,最终得出可靠的配合比。近年来在公路施工过程中发现,控制混合料的配合比是保证工程的关键。同时,必须从设计的全过程严格控制:首先,严格控制原材料的质量,实时检验原材料;其次;施工单位必须形成完善的自检体系,严格控制材料的规格、混合料的级配组成和沥青用量。沥青用量必须通过马歇尔稳定度试验确定,在施工过程中及时的校验。从设计、选料、试验、施工中任何一个环节,严格控制,加强管理。
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