高抗折强度路面混凝土

①高效减水剂的各项技术指标应满足
对 原 材 料 技 术 要 求 比 普 通 混 凝 土 有 所 提 《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（ Ｊ Ｔ Ｇ
高。为配制高抗折强度及优良性能的路面 Ｆ３０ — ２００３）中的要求，减水率应大于 １５％，
混凝土， 应该首先研究原材料的技术要求。 但不宜过大。宜选用减水率大、坍落度损
４ 强度影响因素
４ ． １ 掺合料对抗折强度的影响 掺合料在混凝土中的作用有化学的，
也有物理的， 掺量不同时， 掺合料的作用不 同， 强度也就不同。
通过试验可表明： ①采用双掺粉煤灰和高效减水剂配制 高强混凝土， 早期抗折强度与单掺高强混 凝土持平或略降低， ２ ８ ｄ 抗折强度能够满足 ５ ． ５ Ｍ Ｐ ａ ～６ ． ５ Ｍ Ｐ ａ 高抗折强度的设计要求， 而且其后期抗折强度能赶上并超过不掺 的。使用Ⅰ级粉煤灰可以配制 ２ ８ ｄ 抗折强 度大于 ７ ． ０ Ｍ Ｐ ａ 的高强混凝土。 ②掺入高活性粒化高炉矿渣和高效减 水剂配制高强混凝土， 不仅早期抗折强度 比不掺的和其它掺合料高强混凝土的高， 而且可以获得很高的后期强度， 此方法是 配制 ２ ８ ｄ 抗折强度大于 ７ ． ０ Ｍ Ｐ ａ 高强混凝 土的理想途径。 ③掺沸石粉配制高强混凝土时， 应选 用较小的水胶比和级配良好、含泥量小的 优质砂、石料， 有利于提高混凝土的抗折 强度。掺加其它掺合料时也应尽可能选用 优质材料。 ４ ． ２ 龄期对强度的影响 高抗折强度路面混凝土 ２ ８ ｄ 抗压强度 可以达到 ５ ０ Ｍ Ｐ ａ ～６ ５ Ｍ Ｐ ａ ， 如此高的抗压强 度可充分保证路面的耐磨性、抗滑性以及 其构造的长期保持性。 因此， 采用高效减水剂和矿物细掺料 双掺技术， 可以提高混凝土的早期强度， 随 着龄期的增长， 掺合料的火山灰性和潜在 的活性作用使混凝土的强度进一步提高， 而且其它性能亦随之得到改善， 比较适合 目前重载交通量随时间不断增长， 要求路 面板的强度和耐磨等路用性能逐渐增长的 特点， 还可以节约能源， 降低了成本， 具有 很高的经济效益与社会效益。 ４ ． ３ 投料顺序对强度的影响 混凝土通常采用一次投料法的搅拌工 艺制备， 它是将砂、石、水泥和水一起同时 加入搅拌机进行搅拌， 简单直观。但一次 投料法， 水泥颗粒被砂石夹裹着， 水泥不易 均匀分散， 遇水后部分水泥结成小团， 无法 充分水化， 制备的混凝土质量差异性较大。 多次投料搅拌法， 又叫造壳混凝土， 简称 Ｓ ·Ｅ ·Ｃ 混凝土。其原理是在集料外表面 造成一层水泥浆体， 改善混凝土集料的界 面胶结关系， 克服一次投料凝胶分布不均， 或者形成水膜的缺陷， 从而能获得质量均 匀且强度高的高质量混凝土。多次投料搅 拌混凝土的投料次序， 国内外均有不同的
②“选择水灰（ 胶） 比”法。对于高抗折 强度路面混凝土来说， 同一水灰比由于掺 入高效减水剂和掺合料的不同， 抗折强度 亦差异很大。所以水灰（ 胶） 比公式只能作 为参考， 不一定要寻求某一计算公式， 可以 通过现有的试验资料和经验“选择水灰 （ 胶） 比”以及其它参数， 最终通过试验调整 选择最佳水灰（ 胶） 比。
２．１ 水泥
失小、可调控凝结时间的复合型高效减水
配制高抗折强度路面混凝土应采用抗 剂， 如引气缓凝高效减水剂、引气早强高
折强度高、收缩小、耐磨性强、抗冻性好 效减水剂等。
且质量均匀的旋窑水泥， 不得使用立窑水
②配制前必须对所用水泥与高效减水
泥。立窑水泥的游离氧化钙和氧化镁含量 剂的适应性进行检验， 并确定高效减水剂
科技资讯 ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
８７
科技资讯 ２００８ ＮＯ．２７ ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ 表 １ 多次投料搅拌混凝土的投料顺序
工 业 技 术
经验， 大致有下表几种方法。 上述五种方法中， 裹砂石法不需增添
工 业 技 术
科技资讯 ２００８ ＮＯ．２７
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
高抗折强度路面混凝土
贾建虎 侯晚生 （陕西路桥集团有限公司 西安 ７ １ ０ ０ ７ ５ ）
摘 要：针对现有道路水泥混凝土在使用中强度偏低，造成结构使用性能欠佳的现状，从材料组成及混合料使用性能间关系加以分析，并 最终推荐了相应解决措施。 关键词： 道路混凝土 高抗折强度 中图分类号：ＴＵ７５５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－３７９１（２００８）０９（ｃ）－００８７－０３
３．１．２ 工作性 高抗折强度路面混凝土拌合物的工作 性是保证混凝土路面摊铺质量的关键。高 抗折强度路面混凝土建议使用滑模摊铺， 要保证摊铺质量， 前提是拌合物的可施工 性要好。因此， 高抗折强度路面混凝土拌 合物的工作性应满足两项要求： 一是保证 新拌混凝土排气密实的振动粘度系数要适 宜， 并与摊铺机械振捣能力和速度相匹。 二是摊铺机施工后表面砂浆厚度 ４ ｍ ｍ 左 右， 路表面砂浆不形成厚层， 边缘稳定， 不 溜角塌边。由于高抗折强度路面混凝土使 用高效减水剂， 拌合物都存在一定的坍落 度损失， 在配制时应充分考虑。 ３．１．３ 耐久性 高抗折强度路面混凝土不仅是高强路 面混凝土， 而且应该是高性能路面混凝土， 具有高耐久性。各种物理力学作用和化学 介质侵蚀下的路面耐久性问题主要是耐磨 性、抗滑性及其保持率、抗冲击性、耐疲 劳性、抗冻性、抗渗性和抗化学腐蚀性等。 为满足路面耐久性要求， 进行配合比设计 是应考虑高抗折强度路面混凝土的最大水 灰（ 胶） 比限制、最大单位用水量限制、最 小水泥用量限制、粗集料最大粒径和最小 用量限制及良好级配要求、砂的细度模数 要求、含气量要求等。 目前使用矿物掺合料和高效减水剂， 均可使混凝土水灰比很低、工作性好而成 型密实， 从而提高混凝土的耐久性。 ３．１．４ 经济性 高抗折强度路面混凝土在满足施工、 力学性能和耐久性的条件下， 应尽可能就 地取材、经济实用。按照水泥化学原理， 水 泥能够全部水化并贡献最大强度， 才是最 优的配合比， 这个水灰比应该在 ０ ． ３ ８ 左右。 过大， 强度和耐久性不足； 过小， 则经济性 和体积稳定性不佳。加入优质掺合料可以 提高混凝土的强度和耐久性， 延长路面使 用寿命， 还可以节约能源、保护环境， 充分 利用工业废料， 从而提高高抗折强度路面 混凝土的经济性。 ３ ． ２ 配合比设计方法 ３．２．１ 水灰（胶）比设计 ①鲍罗米公式。以抗压强度为指标的 鲍罗米公式如下：
较高、水泥稳定性较差， 且矿物成分、抗折 的最佳掺量。
强度和质量变异性均较大， 这些因素对高
抗折强度路面混凝土均有显著影响。应优 ３ 设计方法
先采用道路硅酸盐水泥， 也可采用硅酸盐 ３．１ 配制目标
水泥或普通硅酸盐水泥。
高抗折强度路面混凝土应该是以高抗折
２．２ 掺合料
强度、优良工作性和极高的使用耐久性为特
同时必须使用外加剂和矿物掺合料。但是 求。应使用细度模数为 ２ ． ３ ～３ ． ２ 之间的
由于高抗折强度路面混凝土有其要求和配 Ⅰ、Ⅱ区中砂、中粗砂和偏细粗砂。同时，
制特点， 原材料中对普通混凝土影响不显 砂的级配应满足规范要求。
著的因素， 对高抗折强度路面混凝土可能 ２ ． ４ 高效减水剂
有显著影响， 因此高抗折强度路面混凝土
度路面混凝土应该是高强、高性能混凝土。 砂的等级应不低于Ⅱ级， 砂的硅质含量不
应低于 ２ ５ ％。应严格控制砂的含泥量， 不
２ 原材料要求
得超过 ２ ％。砂的其它技术要求均应满足
高 抗 折 强 度 路 面 混 凝 土 使 用 和 普 通 混 《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（ Ｊ Ｔ Ｇ
凝土基本相同的原材料（ 如水泥、砂、石） ， Ｆ ３ ０ — ２ ０ ０ ３ ） 规定的Ⅰ、Ⅱ级砂的技术要
种新型高技术混凝土， 是在大幅度提高普通路 不 得 使 用 不 分 级 的 统 料， 应 按 照 公 称 最 大
面混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术 粒径不同分为 ２ ～４ 级级配。
制作的混凝土。根据其“高抗折强度”、“高
细集料： 宜采用质地坚硬、耐久、洁净
耐久性”和“优良工作性”的特点， 高抗折强 的天然河砂， 不宜采用山砂和机制破碎砂。
新设备， 不增加生产管理人员， 不延长搅拌 时间， 只需二次投料， 效果稳定， 工艺简单， 方法成熟， 易于推广， 较适合我国的国情， 而且已经在建筑方面广泛应用， 并取得了 明显的技术经济效益。
在准确建立抗折强度与抗压强度关系 的基础上， 先将试配抗折强度换算为试配 抗压强度， 再用鲍罗米公式估算水灰（ 胶） 比， 最终由满足抗折强度和耐久Baidu Nhomakorabea要求确 定水灰（ 胶） 比。
实际累计标准轴载远远大于设计轴载， 使 部分水泥， 是提高混凝土强度和耐久性的
水泥混凝土路面产生疲劳损坏。
主要技术途径之一。主要掺合料有： 粉煤
目前混凝土路面的使用状况表明， 普 灰（ 符合有关规程） 、粒化高炉矿渣、沸石
通路面混凝土材料很难满足重载交通的需 粉（ Ⅱ级以上） 。
要。高抗折强度路面混凝土是一种新型路 ２．３ 集料
１ 概述
分， 也是普通混凝土高强、高性能化的主
水泥混凝土路面具有较强的抗重载能 要材料。掺合料主要有粉煤灰、粒化高炉
力， 但对超负荷重载的敏感性远远超出沥 矿渣、沸石粉、硅粉、磷渣超细粉及其复
青路面。随着车辆轴载的增大， 不仅混凝 合超细粉等。利用不同品种、不同数量及
土路面内部产生的荷载应力增大， 尤其是 质量的掺合料等量或超量取代混凝土中的
式中： C０ 为单位水泥用量（ ｋ ｇ ／ ｍ ３） 。 单位水泥用量应满足高等级公路耐久 性要求的最小和最大单位水泥用量。 ３ ． ２ ． ５ 砂石料用量 砂石用量的计算方法可采用假定表观 密度法或绝对体积法。 ３ ． ２ ． ６ 掺合料用量 ①粉煤灰。掺入粉煤灰时应采用超量 取代法计算配合比， 以单掺高效减水剂的 混凝土为基准混凝土， 根据基准混凝土的 各材料用量选取粉煤灰取代率 和超量 系数 Ｋ ， 对各材料用量进行计算调整。 ②粒化高炉矿渣。掺入矿渣时采用等 量取代法计算配合比， 以单掺高效减水剂 的混凝土为基准混凝土， 根据基准混凝土 的各材料用量选取矿渣取代率 ， 对各种 材料进行计算调整。 ③沸石粉。掺入沸石粉时采用等量取 代法计算配合比， 以单掺高效减水剂的混 凝土为基准混凝土， 根据基准混凝土的各 材料用量选取沸石粉取代率 ， 对各种材 料进行计算调整。
掺合料是指粒径＜ １ ０ µ ｍ 的矿物质粉体 征， 且尽可能经济的高强与高性能路面混凝土。
材料， 是高抗折强度路面混凝土的第六组
３ ． １ ． １ 高抗折强度
高抗折强度路面混凝土的 ２ ８ ｄ 设计抗折 强度， 根据不同重载交通量等级应由 ５ ． ０ Ｍ Ｐ ａ 提高到 ５ ． ５ Ｍ Ｐ ａ ～６ ． ５ Ｍ Ｐ ａ ， 施工抗折强度由 ５．７５ＭＰａ 提高到 ６．０ＭＰａ～７．５ＭＰａ，９０ｄ 或 １ 年抗折强度接近或达到 ８ ． ０ Ｍ Ｐ ａ 。
路面方面的研究和应用还较少。
之间， 推荐采用 １ ９ ｍ ｍ 。粗集料的级配范围
高抗折强度路面混凝土（Ｈｉｇｈ Ｂｅｎｄｉｎｇ 应满足《公路水泥混凝土路面施工技术规
Ｓｔｒｅｎｇｔｈ Ｐａｖｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ，简称 ＨＢＳＰＣ）是一 范》（ＪＴＧ Ｆ３０ — ２ ０ ０ ３ ）中规定的级配范围。
面材料， 属于高强、高性能混凝土， 其特点
粗集料： 宜使用碎石， 且必须保证石料
是“高抗折强度”、“高耐久性”和“优良 的强度（ 压碎值） 满足要求。碎石的技术指
工作性”， 用于重载交通作用下的水泥混凝 标应满足《公路水泥混凝土路面施工技术
土 路 面 ， 不 仅 可 以 提 高 路 面 抵 抗 重 载 交 通 规范》（ＪＴＧ Ｆ３０ — ２００３）中Ⅱ级以上集料的
３．２．２ 砂率 高抗折强度路面混凝土砂率的确定可 参照规范， 根据砂的细度模数确定。 ３ ． ２ ． ３ 单位用水量 高抗折强度路面混凝土的单位用水 量， 可以先计算不掺外加剂时混凝土单位 用水量 W ０ ， 然后根据高效减水剂和掺合料 的总减水率计算实际单位用水量 。 ３ ． ２ ． ４ 单位水泥用量 单位水泥用量按下式计算：
破坏的能力， 当重载混凝土面板很厚、材 技术要求， 不得使用Ⅲ级碎石。有抗（ 盐） 冻
料 用 量 很 大 时 还 可 以 用 于 减 薄 路 面 厚 度 。 要求时， Ⅰ级碎石的吸水率不应大于 １ ． ０ ％，
虽然高强、高性能混凝土在我国建筑上已 Ⅱ级碎石吸水率不应大于 ２ ． ０ ％。建议配制
得到广泛的应用， 但其在道路工程尤其是 Ｈ Ｂ Ｓ Ｐ Ｃ 时公称最大粒径在 １ ６ ｍ ｍ ～２ ６ ． ５ ｍ ｍ