本发明专利技术公开了一种提高路用水泥混凝土抗弯拉强度的配合比设计方法，改变了常规的沿用抗压混凝土的理论和方法，根据路用混凝土的施工特点及对抗弯拉强度指标的要求，提出了固态内流理论和胶砂与空隙相匹配的设计方法，以大幅减少工作性胶砂，使混凝土由常规的液态特性改变为固态特性，克服“浮力效应”，增强界面过渡区的强度，提高石料和胶砂的握裹力，让更多的石料参与强度贡献，从而提高了抗弯拉强度，其施工的工作性由胶砂在粗集料骨架的空隙内部流动来满足。具有强度高、节约水泥、施工方便、节约外加剂等优点，能显著提高水泥混凝土路面的耐久性，经济效益和社会效益较高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及混凝±
，具体设及一种提高路用水泥混凝±抗弯拉强度的配 合比设计方法。
技术介绍
随着我国国民经济和公路交通运输事业的高速发展，公路运输出现了 "重载、大流 量和渠化交通"的特点，重型货车及超载车辆急剧上升，引起实际累计标准轴次的急剧增 加，导致路面过早破坏，因而对公路路面的结构强度和使用性能提出了更高的要求。水泥混 凝±路面具有刚度大、强度高、稳定性好、耐久性好、使用寿命长及养护费用少等优点。且随 着交通事业的发展，国产优质重交通路用渐青逐渐变得短缺，价格不断上涨。运样，水泥混 凝±路面在重交通公路中就处于愈加重要的地位。 值得注意的是，许多地区运输车辆的轴重远远大于国家规定的单轴100KN、双轴 180KN的限载标准，大型货车和汽车超载形成了重载交通。重载交通已不单单是某个地方、 某个省的特有现象，而是全国性的、普遍性的。根据河北、河南、山西等一些重要矿区的调 查，10吨W上重型货车的超载比例在40% W上，某些路段达到80%，最大超载率达300%。 如此严重的重载交通，使水泥混凝±路面产生的过早损坏变得越来越明显，许多地区的路 面达不到设计使用年限，在使用初期即出现断裂、卿泥、脱空、错台等损坏，有些路段面板甚 至完全碎裂，使路面使用寿命大大缩短，路面使用性能衰减加快，养护费用不断攀升，给社 会及运输部口造成较大的经济损失。如晋煤外运的主要通道之一，郑（州）常（平）公路 焦作境内路段，1991年建成通车，设计寿命30年，但开放交通不到=年已是满目疮瘦，特别 是从山西方向来车的半幅路面，断板、下沉、坑沟尤甚，车辆行进已相当困难。几年来，有关 部口投入该路段维修费用达4000多万元，超过建设投资的近一半。 水泥混凝±路面具有较强的抗重载能力，但对超负荷重载的敏感性远远超出渐青 路面。随着车辆轴载的增大，除了使混凝±路面内部产生的荷载应力增大，更造成实际累 计标准轴载远远大于设计轴载，使水泥混凝±路面产生疲劳损坏。有些情况下大吨位重载 很可能造成水泥混凝±路面的一次性极限破坏，而非疲劳破坏。在超、重载比例较大的路线 上，由于实际载重远远超出设计及修筑时所规定的标准轴载，甚至出现了 "当年修，来年坏" 的现象。重载交通已成为水泥混凝±路面大范围早期损坏的最关键的外部因素。水泥混凝 ±路面疲劳损坏的直接后果是路面通行能力降低，维修量急剧增长，且维修困难、维修费用 局。 阳〇化]我国现行水泥混凝±路面设计理论和方法、施工技术对重载交通考虑不足，而我 国运力紧张，国民经济急需大量能源及时运出能源基地，货物装载量朝着重载化方向发展， 作为货物运输重要组成部分的公路运输，对重载交通道路的研究是很有必要的。重载交通 道路的研究是多方面的，包括路面面层、基层材料、结构设计和施工方法，不少机构和学者 对重载交通水泥混凝±路面进行了研究和探索，但大都集中在后=个方面，对面层材料的 研究还相对较少。目前混凝±路面的使用状况表明，普通路面混凝±材料很难满足重载交 通的需要。高强、高性能混凝上，具有"高抗弯拉强度"、"高耐久性"和"优良工作性"的特 点，在建筑上已得到广泛的应用，但在道路工程尤其是路面方面的研究和应用还较少。若用 于重载交通作用下的水泥混凝±路面，不仅可W提高路面抵抗重载交通破坏的能力，还可 W用于减薄路面厚度。 同时，随着国家进一步加强新农村建设，公路路网建设和农村公路建设进入到了 蓬勃发展的新时期。水泥混凝±路面具有承载能力高，抗灾能力强，造价低，养护简便，可 充分利用当地砂石材料等优点，在我国普通公路特别是县乡村公路建设中越来越被广泛运 用。2005年W来，牆州市新改建和大修工程中共完成水泥混凝±路面超过154公里，农村公 路1380多公里基本都采用水泥混凝±路面。因此，研究开发高抗弯拉强度且高性能的路面 混凝满足水泥混凝±路面发展的要求就显得极为迫切并具有重要的现实意义。 现有的水泥混凝±路面设计抗弯拉强度一般为4. 5-5MPa，对当前重交通而言，从 耐久性和使用年限来看，安全储备相对不足。如能将抗弯拉强度提高到6-7MPa，安全储备将 从现有的1. 5-2倍提高到2-3. 5倍。当安全储备达到2倍W上时，方可达到设计基准期20 年W上的要求，如果有3倍W上，将能够达到路面使用30年W上的长寿命路面的要求。 但现行规范存在W下问题： 现行《公路水泥混凝±路面施工技术规范JTG F30-2003》中，路面混凝±虽W抗弯 拉强度作为一项重要的技术指标，但配合比仍沿用了抗压混凝±的设计思路，并无明显区 别。 抗压混凝±广泛用于建筑、大巧、桥梁等，为保证构件的诱筑形状及运输累送，需 整体流动，混凝±呈液态特点，其工作性是衡量整体流动性的重要指标。 混凝±中胶砂体积分为填充粗集料空隙胶砂和工作性胶砂，工作性胶砂是指混凝 上中除填满粗集料空隙外，满足工作性所需的胶砂。呈液态特性的混凝上，胶砂在填满粗集 料空隙前提下，必须有足够多的工作性胶砂。实际中，工作性胶砂体积一般比填充空隙胶砂 体积略多，粗集料悬浮在胶砂中，W保证其整体流动性。 粗集料悬浮在胶砂中，使混凝±在振捣完成后，初凝之前，呈液态特性。由于水的 比重最轻，在重力作用下，集料及水泥颗粒下沉，水则不可避免地向上浮。水在上浮过程中， 如果遇到集料，一部分水就聚集在集料的底部和侧面，形成界面过渡区，造成胶砂对粗集料 握裹力丧失，破坏粗集料对混凝±抗弯拉强度的贡献。运种因水分子上浮而引起的连锁反 应称之为"浮力效应"。 界面过渡区：是指在集料界面一定范围内的区域，运一区域的结构与性能不同于 硬化水泥石本体。微观上，集料界面处有一层1-3微米的接触层，在接触层外有一层大约 5-10微米早期高孔隙层，运些多孔疏松的网状结构，形成了界面过渡区。 由于"浮力效应"产生的界面过渡区，直接影响胶砂对石料的握裹力，在混凝±受 到拉应力作用时，胶砂和石料很容易在界面过渡区产生剥离，造成石料参与抗弯拉强度的 "贡献率"不高。因而，界面过渡区对抗弯拉强度的影响是致命的。 我们按《规范》配合比对胶砂、石料参与强度"贡献率"进行测算，混凝±中胶砂抗 弯拉强度一般在7-81口曰，取中值7.51口曰。按混凝±中胶砂体积占53%计算，则胶砂参与混 凝±强度贡献在4. OMPa,如配置出的混凝±抗弯拉强度为5MPa的话，则石料参与强度贡献 为1. OMPa,石料强度"贡献率"仅在20 %左右。 由此可见，水泥混凝±抗弯拉强度在界面过渡区产生"短板效应"。如何减少界面 过渡区，提高石料和胶砂的握裹力，让更多的石料参与强度贡献是我们解决抗弯拉强度的 关键点。 按现行规范配制的水泥混凝±，由于"浮力效应"，形成界面过渡区，影响抗弯拉强 度。国内外常规的解决办法是添加减水剂，但添加减水剂只能提高混凝±中胶砂自身强度， 进而适度提高混凝±的抗弯拉强度，由于没有根本改变因呈液态特点产生的"浮力效应"， 只是量变，没有质变，并不能从根本解决界面过渡区的问题，因此，提高抗弯拉强度有限，且 成本高，效果差。 由于抗压混凝±需要整体流动性，"浮力效应"产生的界面过渡区对抗压强度影响 较小，设计理论成熟，应用广泛。然而，在现有的路用混凝±配合比设计规范中，沿用抗压混 凝本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种提高路用水泥混凝土抗弯拉强度的配合比设计方法，其特征在于：其方法依次包括以下步骤：1）选用粒径为7.5 mm—37.5 mm碎石进行试配，由最大容重法确定级配，测得最小振实空隙率，确定粗集料级配比例；2) 根据设计强度，拟定单位水泥用量及水灰比；3）根据振实空隙率，确定填充空隙胶砂和工作性胶砂的体积，填充空隙胶砂是填充到粗集料振实空隙中的胶砂，工作性胶砂体积不超过填充空隙胶砂体积的80%；按照体积法确定砂率；4）确定水泥混凝土初步配合比，结合试拌试验和强度试验，最后得出满足施工工作性和强度要求的设计配合比。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋新明，
申请(专利权)人：蒋新明，
类型：发明
国别省市：安徽;34
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。