所属栏目：化工论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:415
副标题#e#[摘 要]本文介绍在路面水泥混凝土中掺加合适比例的机制砂代替中粗砂，用正交试验方法进行配合比设计，通过不同配比的试验结果研究混凝土强度和施工和易性等品质；通过试验路段研究施工质量控制方法并测算经济效益。对机制砂混凝土的推广应用有着重要的技术经济意义。
[关键词]机制砂 路面混凝土 试验 研究
1.概述
传统的路面水泥混凝土细集料一般采用天然砂。但是，由于我国各类建筑业的快速发展，作为有限资源天然砂供应日趋紧张，供需矛盾和价格因素十分突出，并且天然砂品质良莠不齐。
采用机制砂配制路面水泥混凝土，一是节约大量的外运天然砂运力。二是利用机制砂颗粒规整、片状颗粒少、表面纹理丰富、粉尘含量低等优良物理特性，提高路面水泥混凝土品质。三是推广使用机制砂，减少天然砂开采，节约土地、稳定河流，有利环保。
丰富的石灰岩、花岗岩、辉绿岩、玄武岩等是机制砂稳定生产的料源，日趋完善的加工设备及工艺使其产量及质量得到保证，水泥混凝土采用机制砂已成为必然趋势。
2.研究目标和方法
2.1 研究目标
2.1.1 通过室内试验，确定机制砂配制路面水泥混凝土的试验室配合比设计获得强度和施工和易性等符合要求的路面水泥混凝土。
2.1.2 通过试验路段，确定机制砂配制路面水泥混凝土的施工过程控制、质量检测方法，测算直接经济效益。
2.2 研究方法
2.2.1用正交试验法设计混凝土配合比。路面水泥混凝土的配合比设计按照《公路工程路面水泥混凝土路面施工规范》（JTG E30-2005）中的配合比设计方法的规定进行试验。配合比设计的目的是获得强度和施工和易性等符合要求的路面水泥混凝土，因此，正交试验的考核指标选用坍落度和28天强度。影响这些指标的因素主要为水泥用量C、用水量W、砂用量S等，这些因素的影响水平根据设计和施工技术规范及设计经验来确定。通过正交试验获得的考核指标与各影响因素之间的对应关系后，用于混凝土配合比设计。
2.2.2根据基准配合比进行配合比设计中探讨砂率、混合料掺量对硬化后力学性能影响，正确得出配合比。路用混凝土设计的强度等级按f4.0、f4.5、f5.0、f5.5进行研究。
2.2.3在进行路面水泥混凝土配合比设计时，首先进行原材料试验，然后进行配合比的设计，按照设计配合比拌制路面水泥混凝土，对养护到期的路面水泥混凝土制件进行力学试验，最后确定目标配合比。
1 原材料试验：主要包括粗集料、细集料、水泥等的标准试验。
2 水泥混凝土拌合物试验：路面水泥混凝土拌合物进行稠度试验、表观密度、工作性检验；试件强度试验。
3.试验研究的结果及分析
3.1 配合比设计
以设计强度为f5.0的配合比为例，采用机制砂配制混凝土配合比设计试验结果见表1。 
3.2 弯拉强度与机制砂掺量、水灰比的关系
将f5.0强度等级不同机制砂掺量制备的试件进行弯拉试验，测量并计算抗弯拉强度。不同机制砂掺量的抗弯拉强度的关系见图1。
从图中可看出，当机制砂掺量在50%~60%区间时，抗弯拉强度达到最大值。随着水灰比从0.42增加到0.45、0.48，则抗弯拉强度有所下降。
3.3 坍落度与机制砂掺量关系
将机制砂掺量与坍落度建立关系，见图2。从图中可看出，相同水灰比下，随着机制砂掺量的提高，坍落度明显提高。 
3.4 其他和易性参数与机制砂掺量关系
由于棍度、含砂情况、粘聚性、保水性等其他和易性参数属于定性数据，为便于对比，采用定义方式将定性数据转化为定量数据，并绘制机制砂掺量与其他和易性参数之间的关系图。
1、棍度分成3、2、1，分别代表容易插捣、阻滞、难以插捣，见图3。从图中可以看出：水灰比为0.42时，棍度在#p#副标题#e#机制砂掺量超过50%时有所提高；水灰比为0.45、0.48时棍度随机制砂掺量增加没有变化。 
2、含砂情况分成3、2、1，分别代表镘刀1~2次可以抹平、镘刀5~6次可以抹平、抹面困难，见图4。从图中可以看出：含砂情况在不同水灰比时基本没有变化。
3、粘聚性分成2、1，分别代表良好（椎体逐渐下沉）和不好（椎体突然崩塌），见图5。从图中可以看出：水灰比为0.42时，粘聚性随机制砂掺量的变化没有变化；水灰比为0.45、0.48时，粘聚性在机制砂掺量达到80%~90%时降低。
4、保水性分成3、2、1，分别代表没有水析出、少量的水析出、多量的水析出，见图6。从图中可以看出：水灰比为0.42时，保水性随机制砂掺量增加没有变化；水灰比为0.45时，机制砂掺量超过90%时保水性降低；水灰比为0.48时，机制砂掺量超过70%时保水性降低.。
3.5 结果分析及结论
3.5.1 从28天抗弯拉强度结果汇总可以看出：当机制砂掺量在0%~60%范围时，随着掺量的增加，强度上升，当掺量超过60%，强度下降。
3.5.2 当机制砂掺量在0%~50%范围时，随着机制砂的掺量的增加，最佳配合比中的水灰比上升，但是掺量超过60%，最佳配合比中的水灰比逐渐下降。
3.5.3同一水灰比，不同机制砂掺量的混凝土的棍度、含砂情况、粘聚性、保水性基本一致。
4、试验段的验证分析
4.1 试验路段概况：试验段依托“S303泗永路泗县改线工程”，该工程路线全长2.2公里，路面结构为：18cm厚10%~12%石灰土底基层+18cm厚水泥稳定碎石基层+26cm厚水泥砼面层。
4.2试验段方案：
1、试验范围：试验段路面分为四车道，总长2200米。
2、试验数量及频率：制备混凝土抗压强度、混凝土弯拉强度试件，分别测定龄期为7天、14天、28天的强度；对工程实体同样进行分别为7天、14天、28天的取芯试验，对芯样做劈裂试验；并做对比。
4.3、试验段控制：为保证机制砂配制路面水泥砼试验研究的精度，该试验段在整个建设期内精心设计、精心施工。检测按照《公路工程质量检验评定标准》中规定的项目进行。
4.4、试验路段综合分析：
1、试验段实体质量分析：从取出的芯样观察，强度随着机制砂的配比、水灰比的变化而变化，基本上表现出与室内试验同样的规律性。因此采用机制砂代替天然砂进行混凝土路面施工具有可行性，检测方法一致。试验路段运营一年后，对该路段进行了检测，强度合格率100%，路用效果较好。
2、试验段成本分析：通过试验段的成本分析与核算，采用本地生产的机制砂，按最佳机制砂掺量为细集料60%计算，成本较全部采用天然砂降低6.4%。
5、结语
7.1 机制砂作为路面水泥混凝土的细集料，目前得到了广泛的关注，合理的机制砂混凝土配合比，是获得优质混凝土的前提条件。
7.2 采用机制砂配制路面水泥混凝土，其各种强度指标及工作性能均可满足设计和施工规范要求。机制砂配制水泥混凝土必将得到越来越广泛的应用。
参考文献：
[1] 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 JTG E30-2005.北京.人民交通出版社.2005
[2] 普通混凝土配合比设计规程 JTG 55-2000、J64-2000.北京.中国建筑工业出版社.2001
[3] 建筑用砂 GB/T14684-2001.北京.中国建筑工业出版社.2001