力学季刊

期刊导读

高速公路施工中高性能机制砂混凝土的应用研究

来源:力学季刊 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-04-20

1 试验材料的选用

1.1 材料选用及其性能

试验水泥是P.O42.5R水泥,水泥性能十分符合高速公路建设需求,而本文使用的机制砂的细度模数则是3.2,石粉含量小于10%。通过相应的数据测量其粒径在0 到4.75mm 之间,而河砂的细度模数为2.7,相对较细,其相应的空隙率则是37.7%,选用的碎石是II 类碎石,符合国家标准,具体的含泥量0.6%,通过实验统计发现,矿粉的45μm 以下颗粒含量超过了50%以上,而本文所使用的矿物掺和料的表观密度是2500kg/m3。

1.2 试验方法

本次实验所使用的各种配合比都是根据我国的《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》进行的相关数据测定,性能评价主要是利用L 形流动仪。其相应的力学性能测试也是参照了我国的《普通混凝土力学性能试验方法标准》。

2 高性能机制砂混凝土配合比设计

2.1 配合比计算

参照Mehta 和Aitcin 法,通过更改和修改相应的对照假设参数来进行相应的计算。相应的假设可以是:假定容重2450kg·m-3,水胶比0.30,砂率37%,采用质量法计算各材料用量;单位用水量150kg,配合比计算的有效参数是:水泥、硅粉、矿粉、细骨料、粗骨料的相应的质量分别是375kg/m3、50kg/m3、75kg/m3、666kg/m3、1134kg/m3。其对应的初始配比为375:666:1134:50:75:150。

2.2 试配和调整

减水剂采用聚羧酸类高效缓凝减水剂,用量必须严格控制,减水剂用量采用外掺法。过低工作性就会较差,过高离析、泌水问题严重。而且减水剂过多也会显著的影响混凝土的性能,本文使用的具体的重复配合比调整后性能表如表一所示。

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通过表一我们可以发现,在前三次配比试验中,因为减水剂用量的提升,流动速度、坍落度、扩展度性能都在不断的提升,也就是呈现正向发展,而第四次后,泌水现象逐渐严重,但是另外两种性能都还在增加,表现出不同的发展趋势,所以总体而言,减水剂的饱和点大体是在1.7%,经过对照分析发现第三次试验配比效果最佳。所以通过表一本文确定了五种材料的配比为375:666:1134:50:75:150:8.5。

2.3 水胶比对强度的影响

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当减水剂用量确定后,那么就可以进行后续的添加实验,我们相应的就需要考虑水胶比、砂率、矿物掺和量等因素,这些因素也会显著影响混凝体的使用性能,本文具体的测试主要参考国标GB/T-2019 进行。具体的实验结果如表二所示。 通过对表二的分析我们可以发现,混凝土坍塌度与水胶比呈现正比例关系,也就是正向增长,但是在0.28 到0.30 阶段效果不明显。当水胶比在0.28 到0.30时,其对应的凝土时间分别是7d 和28d,强度性能水平较高。所以水胶比0.3 效果最佳。

2.4 砂率的影响

机制砂表面多棱角,而且较为锋利,同时相应的粗糙度也很大,石粉较多,如果不进行相应的控制以及筛选,这就会严重影响高速公路的建设性能,而且若控制不当,机制砂混凝土就极易造成开裂问题,进而影响高速公路的建设效果。而且如果相应的砂率偏大,这时混凝土的粘性力也会随之变大,但是他们相应的流动性就会降低,因此,在施工过程中,砂率问题需要严格控制。本文就进行了砂率对机制混凝土的影响研究,通过数据分析总结得到了结果如表三所示。

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从表三中数据我们可以分析发现,塌落度与砂率呈现正比例关系,砂率值37%,力学性能最佳。而且当砂率从35%上升到37%时,强度值得到了显著的提升,而37%后,增长减缓,效果并不明显。所以当砂率较低时,材料的缝隙未能被完全覆盖,密实性不足,这也就会造成高速公路的抗压强度降低。但是如果砂率过大,骨料占比下降,这时材料的胶结力降低,并且相应的拌合物和易性显著降低,进而强度减弱。所以总体而言,砂率37%时,综合性最好。

2.5 矿物掺和料的影响

机制砂混凝土配合比中,硅粉、矿粉极为重要,也是重要的粘结单位。本文也是针对这一问题,拟采用水泥、碎石、砂、减水剂、水的基准具体比例为:500:1134:666:8.5:150,从而进行初步的性能试验,但是过程中还会根据检测的实际结果进行相应的调整以研究其性能,在施工中,矿粉单掺的效果并不显著,而且扩展度、塌落度也是与他的增加量呈现正比例关系,加之它需水量小,所以效果不佳。硅粉、矿粉单独使用的效果较差,而且难以达到预期的强化效果,混凝土的所有检测性能都不符合本文的实验需求,而在二者同时参和的多种情况中,都可以显著的提升混凝土的强度。并且可以发现28d 强度相比显著高于7d 混凝土抗压强度,并且7d 强度从56.2MPa 上升至58.7MPa 作用显著,而28d 强度则是从62.6MPa 上升至65.8MPa。当然因为通常硅灰反应活性会比矿粉好很多,所以单独掺和效果要比矿粉强一点。但是配合比为6 时,叠加效应明显,强度值也是有明显的提高。

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