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關鍵詞:瀝青;混凝土;配合比;設計
中圖分類號: U416 文獻標識碼: A
引言
長期以來,混凝土配合比設計總是以確保其安全性能為目標,忽略了混凝土組分多元化、混凝土工藝性能、混凝土強度發育歷程等客觀變化帶來的負面作用,在混凝土配合比設計思路與現代混凝土內在的規律性上產生了偏離,從而導致混凝土性能呈快速劣化的總體態勢。本文簡要分析了瀝青混凝土的級配種類、原材料的選擇、設計方法進行了分析,以便為瀝青路面的有效建設提供強有力參考依據。
一、瀝青混凝土級配種類的選擇
為了確保瀝青混凝土路面的整體質量,一定要選擇合理的瀝青混凝土混合料的級配種類。根據瀝青混凝土面層規定的設計標準,其上面層選用的混合料最大粒徑應低于該層實際厚度的50%,其中面層選用的混合料集料最大粒徑應低于該層實際厚度的66.7%,其結構層選用的混合料集料最大公稱尺寸應不高于該層實際厚度的33.3%,如果混合料是粗體,那么還應將其比例適當的縮小。瀝青混合料與水泥混凝土一樣,其技術性質不但與組成材料質量相關,還與瀝青混合料中每個組成材料的實際數量相關。設計瀝青混凝土的配合比,主要是為了對瀝青、礫石、礦粉與砂等材料的最佳配合比加以確定,其混合料的組成結構主要有骨架密實結構、懸浮密實結構與骨架空隙結構。骨架密實結構屬于間斷式的連續級配混合料,主要特征是截斷核心尺寸的集料,以便粗集料在一定程度上可以形成分列統一的密排骨架,保證數量有限的細集料能夠完全填充各骨架之間存在的空隙,該結構的耐久性、穩定性和抗裂能力非常好。懸浮密實結構屬于密式的連續級配混合料,因為該結構的細集料成分多,因此可以很好地轉變為密實結構,且有著很好的耐久性,然而其粗集料成分較少,不能轉化為骨架,所以高溫穩定能力和低溫抗裂能力不夠好。骨架空隙結構屬于開式的連續級配混合料,因為該結構的粗骨料成分多,因此可以形成具備穩定性的良好骨架,然而其細集料成分較少,不能完全將粗料之間存在的空隙填充,所以耐久性與低溫抗裂能力不夠好。
二、原材料的選擇
要確保工程質量,就得嚴格的選擇和檢驗工程材料,這也是在瀝青混合料配合比設計前必不可少的一個重要環節。對原材料應依據設計文件對路面結構和使用品質的要求進行選擇、確定,根據有關的《規范》的規定,與地材的供應情況相結合,根據有關試驗規程的要求進行檢驗,之后再擇優選材,使得材料的每一項技術指標都能夠滿足規定的技術要求。
(一)選材原則
瀝青混凝土的組成原材料主要包括:規格不同的膠結料(瀝青)、粗集料、細集料、填充料(礦粉)。選擇原材料要根據技術性好(滿足技術指標要求),經濟性好、結合環保就地取材等原則。
(二)瀝青
瀝青是主要的構成瀝青混凝土的材料之一,對于瀝青混合料質量有著決定性作用。所以在瀝青選擇時,不但要重視瀝青自身的質量,還要注意標號對當地環境、空氣、氣溫的適應性,不僅要注重冬季的抗裂性,同時還要注重夏季的抗塑變能力。
(三)粗集料的選擇
在瀝青混凝土面層中粗集料主要是通過顆粒間的嵌鎖作用提供穩定性,通過其摩擦作用對位移予以抵抗。粗集料的形狀和表面紋理對于瀝青混凝土的穩定性能有著很大影響,因此粗集料選擇時,要嚴格根據相關粗集料的技術規范進行。即壓碎值、磨光值、吸水率、粘附性、針偏狀顆粒含量都要滿足要求。
細集料的選擇
通常情況下,細集料指的是天然砂、人工砂、石屑等,在瀝青混合料中將顆粒間嵌鎖作用增加,使粗集料間的孔隙減少,從而使混合料的穩定性增加。在細集料選擇時,不僅要對其應滿足規范規定的技術指標進行考慮,還應對級配情況、與瀝青的粘結力及其耐磨性和對混合料的穩定性綜合考慮。
(五)填料的選擇
填料選擇時必須對是否可以復核親水性和細度要加以考慮,是不是改善瀝青與集料的粘結力。依據性質不同的集料選擇的填料也不同,至于堿性集料,可選擇磨細的石粉作填料;對于中性材料,可運用磨細的石灰石粉,此外,依據不同的情況還可選用水泥消石灰等作填料。
三、瀝青混凝土配合比設計
(一)瀝青混凝土馬歇爾試驗配合比方法
1、依照《規范》推薦,依據之前經驗,對最佳瀝青含量固進行定,中值為預估的瀝青含量,按照0.5%的間隔變化,取瀝青用量不同的5個,用小型拌和機與礦料進行拌和,擊實成型馬歇爾試件。分別對試件的毛體積相對密度繼進行測定。對瀝青混凝土的最大理論相對密度加以確定。分別對瀝青混凝土試件的空隙率、礦料間隙率、有效瀝青的飽和度等體積指標進行計算,分析體積組成。之后再通過馬歇爾試驗,對馬歇爾穩定度、流值,計算馬歇爾模數進行測定。接著分析馬歇爾試驗結果:對瀝青用量與物理-力學指標關系圖進行繪制。橫坐標為瀝青用量,縱坐標為毛體積密度、礦料間隙率、有效瀝青飽和度空隙率、穩定度和流值為,把試驗結果繪制成瀝青用量與各項指標的關系曲線。
2、對炎熱地區公路及其高速公路、一級公路的重載交通路段,預計有可能較大車轍時,應該在空隙率滿足要求的范圍內把計算的最佳瀝青用量減小0.1%~0.5%作為設計瀝青用量。
3、對寒區公路、旅游公路、交通量較少的公路,最佳瀝青用量可在OAC的基礎上增加0.1%~0.3%,從而對設計空隙率適當的減小,但不能使其壓實度要求降低。
4、在設計瀝青混凝土配合比中,溫度指標控制非常重要,應采取適宜的拌和溫度、擊實溫度。過高的拌和、擊實溫度將導致最佳瀝青用量偏少,使路面耐久性降低,過低的溫度使得瀝青偏大,使抗車轍性能降低,極易有泛油現象出現。
(二) 目標配合比設計階段
選擇合格的材料,先對礦料級配比進行計算,對礦料級配進行優選,找出配合比的最佳狀態。設計瀝青混凝土馬歇爾試驗配合比,對最佳瀝青用量OAC加以確定。之后再按照最佳瀝青用量OAC制件,進行水穩定性檢驗和高溫穩定性檢驗。按照驗證結果,如果無法達到有關規定就需要重新選擇材料、對級配進行調整或采取其他措施重做試驗,直至其滿足要求,確定出比較優良的的目標配合比。
(三)生產配合比設計
生產配合比設計是把拌和樓二次篩分后進入熱料倉的材料取出篩分,對各熱料倉的材料比例再次進行確定,同時對冷料倉進料比例反復調整,從而實現供料均衡的效果,并以目標配合比設計的最佳用油量、-0.3%、+0.3%三個瀝青用量進行馬歇爾試驗,和旋轉壓實儀成型混合料試件的體積指標試驗檢驗,同時從試拌的混合料取樣進行試驗,檢驗各項指標是否滿足規范的技術指標要求,如滿足要求,則綜合確定生產配合比的最佳瀝青用量。如果不符合應進一步調整熱料倉比例使之更接近目標配合比級配和瀝青用量,使其符合馬歇爾試驗技術標準和體積標準,再試。如還不滿足要求應重新設計級配和用油量。
(四)生產配合比驗證
按照生產配合比設計確定比例進行試拌、試鋪,并抽取試驗段混合料按要求進行各種試驗和施工質量檢驗,驗證生產配合比設計確定的各種指標是否符合規定。同時觀察芯樣空隙率大小、試驗路的滲水情況,和評價碾壓的難易程度,由此確定生產用的標準配合比。
結束語
混凝土配合比設計是一項技術性工作,但影響配合比設計合理性的因素卻是多方面的,來自混凝土自身以外的自然環境、市場行為等因素對混凝土安全性能的影響具有一定的相關性但不具有很高的敏感性。因此在設計中,不能只注重目標配合比,而忽略了生產配合比和驗證配合比,只將室內試驗與施工生產相互結合,反復驗證,做到真正意義上的理論聯系實際,才能夠成功的瀝青混凝土配合比設計,才可以為施工生產發揮積極的、較大的指導意義,對提高公路工程的路面質量起著至關重要的作用。
參考文獻:
關鍵詞:瀝青砼路面上層配合比設計; 原材料選擇確定;
中圖分類號:TU528.42文獻標識碼:A文章編號:
前言:
高速公路由于行車密度大、車速快,并且隨著車輛軸載明顯的增加以及重車比例越來越大,給瀝青路面帶來了很明顯的早期損壞(如轍槽、泛油、推擁等)這就對瀝青路面的混合料級配情況、抗滑性能、平整度、密實性等提出了更高的要求。其中上面層是影響路面質量最直接的因素,也是最主要的因素,要提高路面的工程質量,首先要保證上面層的施工質量。瀝青砼路面上面層配合比的設計過程包括了目標配合比設計、生產配合比設計和生產配合比驗證這三個階段。
1.目標配合比設計階段
1.1原材料的選擇和確定
1.1.1瀝青材料
從路面結構損壞原因的調查來看,路用瀝青的品質是主要原因,如瀝青的含蠟量高,就會出現橫向裂縫,所以含蠟量一般要求控制在3%以內,瀝青的類型對車轍也會有很大的影響,使用稠度底、溫度敏感性低的瀝青可以降低或者延長路面的開裂,高粘度的瀝青會產生勁度高的瀝青混合料,較高勁度的瀝青混合料會具有較高的抗車轍能力。因此,高樹脂、少石蠟的石油是道路瀝青的最好原料。
高速公路路面的瀝青,在高溫時要具有較低的感溫性,低溫時要具有較好的形變能力,所以選擇瀝青時應盡量選擇溶―凝膠型結構的環烷基稠油直餾瀝青。其中瀝青質的含量為15%~25%,針入度指數在-2~+2之間,PVN值宜在0~0.5之間。
同時為了提高使用瀝青的品質,尤其是對重交通量瀝青砼表層,更應該采用進口的瀝青如殼牌、SK,標號宜為AH-50或AH-70.
1.1.2集料
骨料最大粒徑的確定:級配中的粗集料粒徑大小與瀝青混合料的抗疲憊強度和抗車轍能力有密切的關系。國內外相關科研資料表明,當瀝青混合料厚h與最大粒徑D的比值接近2時,表面層的抗滑性、路面抗車轍能力、耐久性有明顯的提高,同時也可以減少路面平整度的衰減。
碎石與瀝青材料的粘附性大小,對瀝青混合料的強度和耐久性有極大的影響,為了使集料與瀝青有較好的結合能力,所以在選擇時應該不考慮酸性的集料,且碎石的粘附性應達到4級以上。
碎石應選用堅硬、無風化、無雜質,其形狀接近立方體,表面粗糙潔凈,針片狀顆粒少、耐磨耗的堿性石料,同時應符合磨耗值、道瑞磨耗值、沖擊值和壓碎值等要求。
1.1.3填料
瀝青混凝土用的填料宜采用石灰巖或巖漿中的強基性巖石(憎水性石料),經磨細得到的礦粉。礦粉要求干燥、潔凈的。
為了能很好的控制混合料的礦料級配,碎石尺寸一般選0-3 mm 、3-5 mm 、5~10mm、 10~20mm、20-31.5 mm、避免拌和出現溢料和待料現象,盡量控制超大粒徑的含量,應不大于3%,超最小粒徑含量不大于7%.
1.2礦質混合料比例的確定
對組成材料的原始數據的試驗。計算組成材料配合比。調整配合比。計算得的合成級配應根據下列要求作必要的配合比調整。
通常情況下,合成級配曲線宜盡量接近設計級配中限尤其應使0.075mm、2.36mm和4.75mm篩孔的通過量盡量接近設計級配范圍的中限。
對于重交通的高速公路面層,宜偏向級配范圍的下限(粒徑偏粗為好),成級配曲線應接近連續的或合理的間斷級配,但不應過多的犬牙交錯。
1.3確定最佳油石比
現行規范中規定,確定最佳的瀝青用量是找出馬歇爾指標均符合要求的共同范圍,因此油石比應根據表所列瀝青用量范圍,參考以前的經驗來初步估計恰當的瀝青用量,并以估計值為中值,以0.5上下變化瀝青用量,取5個不同的瀝青用量制備馬歇爾試驗的試件,按規定的試驗溫度和試驗方法進行馬歇爾試驗,測定混合料的穩定度和流值,并計算混合料的密度、空隙率、飽和度及礦料間隙率。最終確定配合比的最佳瀝青用量。
除了按照規范規定的方法確定油石比以外,本人認為油石比確定還應遵循下列原則:
1.3.1油石比要按當地氣候條件綜合考慮
我省屬于干旱熱帶地區,夏季氣溫較高,冬季氣溫又較低,白天夜間混差較大。我省的幾條高速公路,部分路段泛油車轍現象明顯,抗滑能力降低,這與油石比偏大、夏季氣溫偏高持續時間長有直接關系。油石比取低限利于提高路面熱穩定性、抗車轍能力和抗滑性。
1.3.2高等級路面面層油石比的確定應引起動穩定度試驗
目前國內交通組成發生了顯著變化,大噸位車越來越多,過去的設計理論滿足不了現在交通量增大,車載增重的需要,因此瀝青混合料中除了要進行常規的馬歇爾試驗外,其中最重要的是引起動穩定度試驗,才能客觀全面地反映實際,由動穩定度鑒定級配和油石比是合理的,Superpave瀝青結合料性能試驗就與實際較為接近,目前我省的天水過境段高速公路、西長鳳高速公路以及在建的雷西高速公路都參用了Superpave瀝青混合料試驗。
穩定性包括了高溫穩定性與低溫抗裂性,而耐久性包括了抗水剝離性與老化性,為了提高混合料的高溫穩定性,可采用提高瀝青混合料的粘結力和內摩阻力的方法解法。在瀝青混合料中,增加粗礦料的含量,使粗礦料形成骨架結構,能有效的提高瀝青混合料的內摩阻力,適當地提高瀝青的粘稠度,控制油石比,嚴格控制瀝青用量,采用具有活性礦料,以改善瀝青與礦料的相互作用,就能提高瀝青混合料的粘結力。選用稠度較低、溫度敏感性低、抗老化能力強的瀝青可以有效的提高瀝青混合料的低溫抗裂性能。
2.生產配合比設計階段
2.1冷料的調試冷料的調試主要根據目標配合比的礦料比例進行
根據瀝青混合料拌和的產量Q,確定每分鐘礦料的進料數量:(假定碎石含水量為0,石屑含水量為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生產配合比的調試
分別取二級篩分后,進入熱料倉的材料進行篩分,確定各熱料倉的礦料比例,供拌和站使用,按最佳油石比±0.3%進行馬歇爾試驗和動穩定度試驗,進一步確定生產配合比中的最佳油石比。
3.生產配合比驗證階段
一個配合比能否真正運用到施工中去,還要通過試驗段來驗證,通過鋪筑試驗段可以確定攤鋪機的攤鋪溫度,攤鋪速度、振級、壓路機的碾壓工作,以及確定松鋪系數等,所以通過試驗段試拌試鋪,結合拌合場取樣進行Superpave或馬歇爾試驗,。
在試驗路段碾壓成型12小時后,對攤鋪的瀝青面層進行鉆芯取樣,以檢測其厚度及壓實度,最終決定施工配合比設計的合理性。經試拌試鋪驗證的生產配合比將作為標準配合比指導瀝青混合料的批量生產。
4.結語:
高速公路路面工程的質量不僅取決于施工單位的施工水平,更重要的是原材料的質量以及能夠有效指導施工的試驗檢測數據,通過各項試驗檢測,合理的設計瀝青混凝土配合比,才能正確指導瀝青混凝土路面的施工,所以瀝青混凝土配合比的設計在瀝青路面的施工中具有舉足輕重的作用。
參考文獻:
[1]劉劍剛,談瀝青混凝土配合比設計探討及質量控制[J]平頂山工學院學報,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.
關鍵詞:混凝土配合比;質量控制
Key words: concrete mix proportion;quality control
中圖分類號:TU37文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2011)08-0086-01
1混凝土配合比設計要注意的幾個問題
1.1 要保證施工的質量前提是有一個符合實際施工的配合比設計。配合比設計牽涉到的幾個方面內容:①滿足施工要求。②混凝土強度、工作性能及耐久性,達到工程質量要求。③經濟性的配合比。要達到上述要求的配合比,我們在配合比設計方面應該注意以下幾個方面的問題:
1.2 熟悉施工的要求:設計前要充分考慮工程項目的特點、氣候條件,掌握設計圖紙對混凝土的結構要求,包括混凝土強度的要求,施工構件截面的大小和鋼筋布置的情況,以便于考慮水泥的品種和石子粒徑的大小,掌握施工工藝,包括混凝土的運輸,澆注措及施施工機械化程度,以便于對工作性和凝結時間給出一定的要求,掌握特殊性、不同的施工部位、以便于更好的選擇材料。
1.3 對原材料選取:混凝土配合比不外乎就是選擇合適的材料并計算出各種材料的比例和用量,因此,對材料的選取是配合比一個關鍵性問題,材料的選取受地域、價格的限制,為此針對不同的配合比,選擇合適的材料不僅能使配合比達到設計要求,還能考慮到一個經濟性問題。因此,選擇材料,就要了解所能采購到的材料品種、質量和供應能力。
水泥:水泥是混凝土中的膠凝材料,它的性能直接影響混凝土的強度和耐久性,因此,配合比中的水泥必須滿足規范要求。對一些砌體、一些低標號混凝土都選擇低標號水泥,只要性能滿足就好,試配出的混凝土不僅強度上可以滿足要求,還可以考慮經濟問題,面對高標號混凝土,水泥強度要求要嚴格,千萬不能調以輕心。
粗骨料:按規范嚴格檢驗各項指標是否符合要求,石質強度相等時,碎石表面比卵石粗糙,它和水泥砂漿的粘接性比卵石強,當水灰比相等或配合比相同時,兩種材料配制混凝土,碎石的混凝土強度比卵石強。因此,混凝土配合比選擇粗骨料時慎重考慮。
細骨料:細骨料品種對混凝土強度影響程度比粗骨料小,但對細骨料的質量也要嚴格把關,砂中的泥含量和泥塊含量及其它有害物質一定要控制在規定的范圍內,否則也會降低混凝土的強度。
外加劑:外加劑使用不當時,會造成質量事故,混凝土澆筑后,局部或大部分長時間不凝結硬化,已澆筑完的混凝土表面就會鼓包。因此,使用外加劑時要注意外加劑與水泥的適應性,通過試配,掌握塌落度的耗時損失、凝結時間、減水率等,以免混凝土攪拌成后,發生速凝或塌落度損失過快。粉狀外加劑要保持干燥狀態,防止受潮結塊,結塊的外加劑顆粒遇水膨脹,造成混凝土表面鼓包。另外,混凝土對減水劑摻量很敏感,摻減水劑能在不增加水的情況下增大混凝土的流動性,減少水泥用量,但摻量過大,也會影響混凝土的強度。
拌合水:混凝土拌合水要求不含影響水泥正常凝結與硬化的有害物質,如油類、酸堿鹽類、等。當對水質有懷疑時,可將該水與潔凈水分別制成混凝土試件,進行強度比對試驗,如該水制成的試件強度不低于潔凈水制成的試件強度,則該水可用。
2確定各種材料的比例
在進行混凝土配合比設計時,各種材料按一定的比例摻和在一起拌制,不但要滿足強度的要求,還要有良好的和易性,同時還要考慮經濟的摻配比例。不應強調以強烈的振搗來保障混凝土的澆筑質量,而強調為施工提供具有良好和易性的便于振實的混凝土拌合物,也就是說,混凝土拌合物具有較大的流動性、可塑性,以便于澆筑振實,而且還應具有較好的粘聚性和保水性,以免產生離析、泌水等現象。而同時用水量和水灰比卻不能增大,甚至應該降低,以保證或提高混凝土強度等技術性能。水灰比、砂率、水泥用量、外加劑摻量,是配合比設計重要的幾個參數,若設計達不到要求,大部分人就會增加水泥用量,很少人會從材料調配經濟效益,混凝土工作質量方面綜合考慮比例問題,這是種不經濟的做法,只能是不同的配合比,從中選擇保證質量、工作性能、經濟的,學會積累經驗,收集平時配合比數據,學會對數據進行統計分析,這些都將是你今后寶貴的參考資料。
3生產配合比的調整及施工中的控制
在施工現場中,要有專門的質檢員負責對生產配合比的管理,在生產配合比的調整和施工控制中,要注意以下幾個方面的問題:
3.1 調整生產配合比時,要檢測現場的砂、石的含水率,由于施工現場的砂、石質量變化相對較大,因此現場施工員必須根據現場的砂、石含水率及時調整水灰比,保證混凝土配合比不能采用目測的方法來估計砂石的實際含水量,這樣會導致生產配合比不準確。
3.2 要嚴格控制各種材料的用量嚴格稱量砂、石材料的質量以防止造成很大偏差。并控制好混凝土用水量,在施工中,由于氣候原因或是由于操作者為方便施工,加大用水量,以求得較大的塌落度。當水灰比中用水量增大,而水泥用量不變時,水灰比會變大,混凝土強度會降低,混凝土拌合物的工作性會變差。
3.3 要規范混凝土的取樣和混凝土試件的制作混凝土試樣,應在澆筑、使用地點隨機抽取,不少施工單位專門安排人員在出料口直接接料做試件,這樣取樣并不隨機,不能反映整批混凝土的質量。
3.4 要嚴格按照混凝土的養護標準進行養護混凝土標養試塊的環境為溫度(20±1℃)濕度95以上,而現場混凝土的養護隨意性很大,溫、濕度根本達不到要求。要保證好混凝土外在和內在質量,就要做好混凝土配合比的設計工作,調整好生產配合比,以及做好配合比的施工控制,同時注重質量監督和施工管理工作,這是確保工程質量的重要保證。
參考文獻:
關鍵詞: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
中圖分類號: TU37文獻標識碼:A文章編號:
0引言
長期以來,混凝土作為工程基建最主要的材料,其生產所需要的砂石、水泥、礦物摻合料易得、經濟。且其工作性能特點便于施工。
在實際工程應用中,往往認為混凝土的強度越高則性能越好,而忽略了其耐久性。混凝土的強度、工作性、耐久性是同等重要的。良好的工作性能使混凝土能順利施工,強度是關鍵的控制指標,而耐久性是混凝土結構在設計使用年限內保持其正常使用狀態的保證,耐久性混凝土能提高對各種不利環境因素的抵抗。
1 耐久性混凝土在工程上的應用
某高鐵項目上曾使用摻用礦物摻合料耐久性混凝土進行施工,在該項目施工過程中遇到有深孔水下灌注樁施工、大體積混凝土施工、長距離泵送混凝土施工。水下灌注樁施工對混凝土的工作性能有較高的要求,在施工過程中如出現混凝土離析、流動性差的情況則可能造成堵管而導致施工中斷形成斷樁,帶來較大的經濟損失。大體積混凝土施工由于水泥的水化過程產生熱量容易使混凝土產生裂縫。耐久性混凝土使用礦物摻合料取代部分水泥作為膠材,能降低混凝土內部化學反應產生的熱量,并具有良好的工作性能保證順利施工,保證結構物的外觀質量。
2 耐久性混凝土配合比試驗
2.1 材料準備工作,應選用滿足相關規程規范及設計要求的原材料。
2.1.1 水泥:水泥宜選用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥,水泥的混合材宜為礦渣或粉煤灰,有耐硫酸鹽侵蝕要求的混凝土也可選用中抗硫酸鹽硅酸鹽水泥或高抗硫酸鹽硅酸鹽水泥,不宜使用早強水泥。檢測指標符合規范《通用硅酸鹽水泥》(GB 175-2007)的要求。
2.1.2 粗集料:粗骨料應選用級配合理、粒形良好、質地均勻堅固的潔凈碎石。一般采用兩級或者三級配,控制最大公稱粒徑并檢測粗集料母巖是否具有堿活性。本實例粗集料采用5-16mm碎石:16-31.5mm碎石按10%:90%二級配合成5-31.5mm連續級配,各項性能指標如下表:
2.1.3 細集料:應選用級配合理,質地均勻堅固、吸水率低、空隙率小的潔凈天然河砂。細集料的粗細程度按細度模數分為粗、中、細三級,本試驗采用中砂。
細集料各項性能檢測結果
2.1.4 礦物摻合料:應選用品質穩定的產品,其品種宜為一級粉煤灰、S95磨細礦渣粉。不同礦物摻合料的摻量應根據混凝土的施工環境條件特點、拌合物性能、力學性能以及耐久性要求通過試驗確定。
2.1.5 外加劑選用緩凝高效減水劑。
2.2 本實例選取兩組C40泵送混凝土配合比比較其性能的差異。
2.2.1 混凝土配合比試樣拌制,選取兩組配合比如下表:
2.2.2 兩組配合比拌合性能和硬化后的性
能檢測結果比對,結果如下表:
試驗結果分析
配合比1總膠材用量為408kg,其中水泥占55%、粉煤灰占30%、礦粉占15%。配合比2總膠材全部為水泥,用量為385kg。通過試驗比對發現:
1.在剛出機時,兩種配合比的混合料具有同樣良好的工作性能,但經過一個小時后配合比1仍然具有較好的工作性能而配合比2坍落度損失較大且流動性變差。
2.由于配合比1加入礦粉和粉煤灰取代部分水泥,礦粉和粉煤灰與水泥混合,強度增長較慢,但后期有增長潛力。56天強度基本上能達到配合比2在56天所達到的強度。通過56天電通量試驗也可發現摻入礦物摻合料的配合比較單純以水泥為膠材的配合比混凝土更為密實。
3.以某一時段原材料價格為例計算兩種配合比每生產一立方混凝土所需要的成本發現配合比1更加具有經濟優勢,詳情見下表:
結束語
從混凝土初始工作性能、一小時后的工作性能、強度、密實性、經濟等方面對兩組配合比進行試驗分析,在配合比中摻入礦物摻合料能提高混凝土的工作性能且能達到強度要求,其密實性得到提高,能有效防止環境的侵蝕,且比單純使用水泥作為膠材更加經濟。如今工程建設行業商品混凝土模式使用較為廣泛,由于是集中攪拌,生產現場距離有遠近,使用摻入礦物摻合料的高性能混泥土更能滿足商品混凝土的長距離運送,節約生產成本。武廣高鐵耐久性混凝土結構工程,施工檢測結果表明該工程質量合格,達到設計要求。
參考文獻:
關鍵詞:瀝青混合料配合比 馬歇爾試驗 生產配合比
一、前言
近年來,瀝青混凝土路面應用越來越廣泛,瀝青混凝土配合比直接影響路面的質量,關系到路面的使用壽命。同時,還關系到行車舒適性和安全性。保證路面的質量,從施工的全過程加以控制管理,尤其對瀝青混凝土配合比足夠重視、認真對待、精心研究、優化設計,最終達到經濟、科學、可行、便于施工。如何進行瀝青混凝土配合比優化設計是道路技術人員亟待解決的難題。
二、瀝青混合料配合比優化設計
《瀝青混合料配合規范》規定采用三個階段進行瀝青混合料的配比設計,這三個階段分別是:目標配合比設計;生產配合比設計和生產配合比的驗證。該配比方法可以使配比過程程序化、深入化,有助于設計結果更符合生產需求,充分指導施工過程。
(一)目標配合比設計
目標配合比設計是整個過程的開始,結合施工文件要求,選擇相應的材料,計算礦料級配比,選擇最佳狀態的配合比。在計算過程中,通常使試配結果盡量靠近級配范圍的中間值,根據《規范》中推薦的,結合實踐經驗固定一個最佳瀝青含量的范圍,設計出不同油石比的配置的5到6組材料試件,每組間隔是0.5%,然后分別進行馬歇爾穩定度、空隙率、試件密度、流值、瀝青最佳瀝青用量OAC,然后再按最佳瀝青用量OAC制件,做水穩定性檢驗和高溫穩定性檢驗。最后,判定實驗結果,如果達不到設計文件要求則另選材料、調整配合比或者采用其他方法繼續做試驗,直到符合要求,確定理想的目標配合比。
在目標配合比設計過程中,必須重視兩個重要指標:混合料空隙率和穩定度。瀝青混合料的空隙率是反映瀝青路面泛油、松散、裂紋、車轍等病害的最重要指標,礦料間隙率是綜合反映瀝青混合料質量狀況的核心指標,對瀝青混合料設計、生產的質量控制有重要作用。這兩個指標對調整混合料穩定性和耐久性特別重要, 下面是對他們之間的關系的分析,并根據存在的不同的狀態,提出了相應的處理措施。
(1)空隙率低,穩定度低。當空隙率低時,可以選擇多種方法來增加空隙率:首先,調整礦料的級配,在規定允許的范圍之內,適當增加粗集料的比例,同時減小細集料的比例;如果瀝青混合料的油石比高于正常量,并且不能被礦料吸收時,可以適當的降低油石比,以增加空隙率。當以上兩種方法都不能滿足要求時,可以考慮換骨料。一般情況下,選擇增加粗集料的比例減小細集料的比例來調整瀝青混合料的空隙率和穩定度。
(2)空隙率低,穩定度能滿足要求。如果穩定度滿足要求,但空隙率低時會導致瀝青路面泛油和壅包等問題,此時可以適當調整礦料的級配比,適當增大粗集料的比例,減少細集料的用量,同時調整瀝青混合料的油石比。
(3)空隙率滿足要求,穩定度低。如果空隙率滿足了要求,但穩定度低,則反映出礦料的質量不好,集料的壓碎值和石料的抗壓強度不足,并且細長扁平顆粒太多,只能換礦料重新試驗,直到滿足要求。另外,還可以考慮采用稠度較高的瀝青來調節。
(4)空隙率偏大,穩定度滿足要求。空隙率過高時滲透性好,路面的雨水和空氣很容易深入到路表穿過路面,破壞瀝青性能,導致過早老化,縮短使用壽命,使瀝青路面產生破壞。穩定度滿足要求,調整空隙率時,可以適當增加礦粉,盡量選用細的礦粉來調整混合料的空隙率。
(5)空隙率高,穩定度低。空隙率高,穩定度低可以通過調整礦料的級配,同時增加瀝青的用量,如果不能滿足要求,則考慮換用礦質材料重新進行級配設計,直到滿足要求為止。
(二)生產配合比設計
根據試驗結果,目標配合比確定后,要根據實際施工情況,進行實際施工的瀝青混合料拌和設備進行配比設計。根據路面的結構,確定生產配比的類型,選擇符合要求的振動篩。選擇振動篩時,必須遵循以下幾點:
1、振動篩的最大孔徑必須滿足能夠排出超粒徑,最大粒徑篩孔的顆粒通過量要滿足級配要求。
2、振動分檔必須使各料倉的材料保持平衡,以保證生產效率。
3、選擇振動篩的孔徑必須與試驗用孔徑尺寸保持一致。試驗時,設計目標配合比礦料比例是由冷料倉取樣進行試驗,在配合比數值(例如:AK一13A瀝青抗滑表層的礦質混合料級配范圍如表1)接近要求范圍的中間值時,按此數值進行拌和,再用熱拌和料進行馬歇爾試驗,試驗油石比是確定的目標配合比油石比的0.3%。根據目標配合比用的試驗方法確定最佳用油量,最終得出的結果為生產配合比。確定生產配合比根據拌和設備的拌和能力確定每盤料所需的礦料數量和瀝青數量。
表1礦質混合料級配
(三)生產配合比的驗證
確定生產配合比后在進行施工前,要通過實際施工對預期的目標值進行驗證,即從感性的角度評估瀝青混合料配比的設計,同時,也要驗證施工單位的施工方案,檢驗施工過程中的拌和、運輸、攤鋪、碾壓等環節的可行性和協調情況。可以從混合料的顏色、均勻情況、碾壓后的表面情況進行判斷;另外,還可以組織技術人員取樣進行定量的檢驗,同時監督施工的全過程,實時檢查設備的設備參數材料的操作情況。最后整理每個階段的數據,進行總結分析,如果指標不能滿足要求,及時作出施工調整或者調整施工工藝,盡可能的做到符合設計要求,匯總報告,上報監理和業主,保障施工順利進行。
三、總結
瀝青混合料的配合比設計在高等級公路施工過程中,是一個非常復雜而且細致的過程,必須嚴格按照設計要求,控制各個環節,最終得出可靠的配合比。近年來在公路施工過程中發現,控制混合料的配合比是保證工程的關鍵。同時,必須從設計的全過程嚴格控制:首先,嚴格控制原材料的質量,實時檢驗原材料;其次;施工單位必須形成完善的自檢體系,嚴格控制材料的規格、混合料的級配組成和瀝青用量。瀝青用量必須通過馬歇爾穩定度試驗確定,在施工過程中及時的校驗。從設計、選料、試驗、施工中任何一個環節,嚴格控制,加強管理。
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