針片狀集料含量對(duì)道路水泥混凝土性能的影響

董自軍

（吳江市雙龍市政建設(shè)有限公司，江蘇 蘇州 215200）

0 引言

隨著科技的不斷進(jìn)步， 水泥混凝土在道路工程中得到了廣泛運(yùn)用， 能否合理運(yùn)用水泥混凝土進(jìn)行工程建設(shè)， 直接影響著道路的路用性能和使用壽命。 集料作為水泥混凝土的重要組成部分，集料技術(shù)的規(guī)范應(yīng)用至關(guān)重要。 由于對(duì)集料的不規(guī)范應(yīng)用，我國(guó)的道路建設(shè)經(jīng)常出現(xiàn)路面裂縫、坍塌等問(wèn)題。 本文通過(guò)總結(jié)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究提出針片狀集料含量對(duì)道路水泥混凝土性能的影響， 找出集料技術(shù)規(guī)范的新指標(biāo)。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)材料的選擇

針片狀集料含量對(duì)水泥混凝土性能的影響實(shí)驗(yàn)一般用到水泥、集料和外加劑等材料。

（1）水泥。 試驗(yàn)是為了道路建設(shè)找到合理使用集料的指標(biāo)，因此要選用路用礦渣硅酸鹽水泥，PC選用42.5。

（2）集料。 粗、細(xì)集料選擇一定量待用，并把針片狀集料預(yù)先挑出存放。

（3）外加劑。 一般選用高效減水劑。

1.2 混凝土配制

為了便于觀察實(shí)驗(yàn)， 采用統(tǒng)一變量的方法，在混凝土的配制過(guò)程中只改變針片狀含量，其他原材料的用量皆保持不變。本次實(shí)驗(yàn)選取的針片狀含量分別為0%、5%、10%、15%、20%、25%。

1.3 實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

根據(jù)針片狀含量的不同配置六種類型混凝土，分別對(duì)六種類型的混凝土進(jìn)行坍落度和擴(kuò)展度測(cè)量，當(dāng)測(cè)量完成后再對(duì)每組混凝土裝模成形，為了防止實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在誤差，本次實(shí)驗(yàn)制定9 塊大小為10 cm ×10 cm ×40 cm 的試件，試件成型以后放于室內(nèi)帶模養(yǎng)護(hù)24 h， 達(dá)到規(guī)定時(shí)間以后進(jìn)行拆模并放于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室， 配制3 d、7 d、28 d 等不同齡期的混凝土， 最后借助路面材料收縮變形測(cè)試儀對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試[1]。

2 針片狀集料含量對(duì)水泥混凝土性能的影響

2.1 坍落度

首先， 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果將針片狀集料對(duì)水泥混凝土坍落度的影響用圖表形式展現(xiàn)。 試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

圖1 針片狀集料含量對(duì)水泥混凝土坍落度的影響

根據(jù)圖1 所展示的結(jié)果，針狀和片狀集料含量對(duì)混凝土坍落度的影響不是完全一致的，但是兩者的走勢(shì)大致相同，只是片狀集料含量對(duì)坍落度的影響更明顯一些。 當(dāng)針片狀集料含量呈現(xiàn)梯度增加時(shí)，水泥混凝土的坍落度逐漸降低，并且當(dāng)針片狀含量達(dá)到并超過(guò)15%后， 坍落度的降低趨勢(shì)越來(lái)越明顯。 由于針片狀集料的比表面積比一般集料大一些，片狀集料含量對(duì)水泥混凝土的坍落度影響比針狀集料更為明顯，在與水泥漿進(jìn)行混合時(shí)接觸面積相應(yīng)增大，致使其表面所產(chǎn)生的吸水率也會(huì)相應(yīng)加快，導(dǎo)致水泥混凝土的粘聚力減弱，隨之流動(dòng)性變小，坍落度便降低。

2.2 表觀密度

混凝土在自然狀態(tài)下一單位體積所對(duì)應(yīng)的質(zhì)量稱為表觀密度。 研究針片狀集料對(duì)水泥混凝土的表觀密度影響有著重要意義。 圖2 是針、片狀集料對(duì)混凝土表觀密度影響的對(duì)比圖。

根據(jù)圖2 可以看出，針片狀含量的增加導(dǎo)致了混凝土表觀密度的降低，只是兩者對(duì)表觀密度的影響存在較大差異。 針狀含量在5%時(shí)混凝土表觀密度略有增加，隨著含量的增加不斷下降，當(dāng)含量達(dá)到15%時(shí)表觀密度出現(xiàn)了急速下降。 而片狀集料含量在10%之前是穩(wěn)定的下降趨勢(shì)， 當(dāng)達(dá)到10%之后出現(xiàn)了急速下降。 綜上所述，片狀集料含量比針狀集料對(duì)水泥混凝土的表觀密度影響更大。在道路水泥混凝土的選擇中一定要將片狀集料含量控制在10%之內(nèi)，針狀集料含量在15%以內(nèi)[2]。

圖2 針、片狀集料對(duì)混凝土表觀密度影響的對(duì)比

2.3 力學(xué)性能

混凝土的力學(xué)性能是指混凝土的抗壓能力和抗彎拉強(qiáng)度。針片狀集料含量的不同對(duì)兩者都有一定影響。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將不同針片狀含量對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響如表1 所示。

表1 中序號(hào)1~6 為片狀集料實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，7~12是針狀集料的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。對(duì)以上表格中數(shù)據(jù)分析可知， 針片狀集料對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響并不大，相反它對(duì)抗彎壓強(qiáng)度的影響卻較為顯著。齡期無(wú)論是7 d 還是28 d，針片狀含量對(duì)抗彎壓強(qiáng)度都有顯著影響。 通過(guò)具體分析， 當(dāng)片狀集料含量達(dá)到10%，針狀集料含量達(dá)到15%時(shí)，抗彎壓強(qiáng)度下降趨勢(shì)尤為明顯。抗壓強(qiáng)度和抗彎壓強(qiáng)度是道路工程中對(duì)水泥混凝土的重要設(shè)計(jì)指標(biāo)，如果抗壓強(qiáng)度和抗彎壓強(qiáng)度過(guò)低將無(wú)法滿足道路建設(shè)的設(shè)計(jì)要求。綜上所述，道路水泥混凝土的針片狀集料含量應(yīng)控制在15%之內(nèi)，片狀集料含量不宜超過(guò)10%。

2.4 干縮性能

混凝土的干縮性能是指在其養(yǎng)護(hù)結(jié)束以后，由于內(nèi)部失水而發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的收縮。對(duì)于干縮性能的測(cè)試一般采用干縮率，即干縮值與試件總長(zhǎng)的比例。針片狀含量對(duì)水泥混凝土干縮性能的影響往往受到齡期的限制，如圖3 所示。

由圖3 可見，針片狀集料含量越高水泥混凝土的干縮率越大， 同時(shí)在不同齡期下干縮率也不同。14 d 之前干縮率隨著齡期的增加逐步增大， 而14 d之后齡期對(duì)干縮率的影響不再發(fā)生明顯變化，可見混凝土的干縮過(guò)程一般發(fā)生在14 d 之前， 特別是3 d 時(shí)干縮率最大占到總量的一半甚至一半以上。觀察針片狀集料的含量， 當(dāng)含量在5%以內(nèi)時(shí)，其對(duì)混凝土干縮率的影響很小， 當(dāng)含量增加達(dá)到15%甚至25%時(shí)， 此時(shí)干縮率會(huì)明顯出現(xiàn)增加趨勢(shì)。 混凝土干縮率過(guò)高會(huì)造成路面干縮裂縫等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響路面質(zhì)量，因此針片狀集料的含量不能超過(guò)15%。

表1 不同針片狀集料含量下水泥混凝土的力學(xué)強(qiáng)度

圖3 不同齡期下針片狀集料含量對(duì)混凝土干縮率的影響

2.5 抗?jié)B性能

水泥混凝土作為一種復(fù)合材料， 含有水泥、砂礫、粗細(xì)集料和碎石等，內(nèi)部結(jié)構(gòu)多孔而且非均質(zhì)，一般具有透水的功能?？?jié)B性能的強(qiáng)弱不僅影響水泥混凝土的強(qiáng)度，還影響道路的使用壽命。 針片狀集料含量不同，便對(duì)混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同影響，這直接改變了混凝土的透水能力。 對(duì)針片狀集料含量不同進(jìn)行水泥混凝土抗?jié)B性能測(cè)試，發(fā)現(xiàn)隨著含量的增加， 混凝土平均滲水高度也隨之增加，抗?jié)B性能卻隨之減弱。

3 針片狀集料含量在不同道路等級(jí)中的參考范圍

對(duì)針片狀集料含量對(duì)水泥混凝土性能的影響分析可見，不同的道路對(duì)混凝土中針片狀集料的含量要求也不盡相同，表2 是針片狀集料含量在不同道路等級(jí)中的參考范圍[3]。

表2 針、片狀集料含量在?不同道路等級(jí)中的參考范圍

4 結(jié)語(yǔ)

要提高道路水泥混凝土的性能，科學(xué)利用好針片狀集料的含量是關(guān)鍵。針片狀集料含量的增加可使混凝土坍落度和表觀密度降低，抗壓強(qiáng)度和抗彎壓強(qiáng)度減弱，增加了混凝土的干縮率和平均滲水高度，因此針片狀集料含量在使用時(shí)應(yīng)控制在一定范圍之內(nèi)。 針狀集料含量適宜控制在15%之內(nèi)，片狀集料含量不得超過(guò)10%。

[1] 趙國(guó)寧.針片狀集料含量對(duì)道路水泥混凝土性能影響[J].山東交通科技，2015（1）:90-92.

[2] 張書亮.集料針片狀含量及粒徑對(duì)混凝土性能影響[J].山西交通科技,2013（4）:11-13，45.

[3]孫南屏,祁玲.含針片狀粗集料的堆砌性能及對(duì)混凝土的影響[J].商品混凝土,2010（4）:32-34，43.