路用碾压混凝土稠度与配合比研究.pdf

2 0 1 4 年 第 1期 (总 第 2 9 1期 ) Nu mb e r 1 i n 2 0 1 4 ( T o ml No 2 9 1 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOLOGY d o i ： 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 4 0 1 0 4 2 路用碾压混凝土稠度与配合比研究 梁思明 ，魏亚 ，张倩倩 ，封基 良 ( 1 清华大学 土木工程系，北京 1 0 0 0 8 4 ；2 云南省交通运输厅 工程质量监督局，云南 昆明 6 5 0 2 1 4 ) 摘要 ： 提 出一种新的碾压混凝土配合 比设计方法以同时获得其最大干密度及合适稠度 。 首先研究了骨料级配 、含水量 、 砂 率 、 水泥用量以及粉煤灰掺量对路用碾压混凝土稠度的影响 ， 然后采用施压振动法确定碾压混凝土的干密度和含水率的关系 ， 测 试碾压混凝土的抗弯拉强度， 最后综合确定碾压混凝土的配合比。 研究结果表明： 对于路用碾压混凝土， 骨料级配、 砂率及含水量 是影响碾压混凝土稠度和压实度的主要因素。 当骨料级配连续， 混合料砂率为 5 0 ， 水泥用量为骨料质量的 1 5 ， 含水量约为所 有干料质量的 6 时， 碾压混凝土改进的维勃时间( 改进 V C值) 在工程要求的 3 5 4 5 S 范围内， 且压实度较大 ， 所得到的抗弯拉强 度能够满足农村公路的强度要求 ， 因此采用的新方法是有效可行的。 关键词 ： 碾压混凝土；稠度；配合比；抗弯拉强度 ；农村公路 中图分类号： T U5 2 8 0 6 2 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 1 5 0 0 5 S t u d y on t h e c o n s i s t e n c y a n d mi x t u r e p r o p or t i on i n g o f r o l l e r c o m p a c t e d c o n c r e t e f o r p a v e me n t L I A N GS i m i n g ， WE I Y a ， Z H A NGQ i a n q i a n ， F E N GJ i l i a n g ( 1 D e p a r t m e n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， T s i n g h u a U n i v e r s i t y ， B e i j i n g 1 0 0 0 8 4 ， C h i n a ； 2 E n g i n e e r i n g Q u a l i tyS u p e r v i s i o n B u r e a uo f Y u n n a n C o m m u n i c a t i o n s D e p a r t me n t ， K u n mi n g 6 5 0 2 1 4 ， C h i n a ) Ab s t r a ct： P r o p o s e d a n e w mi x d e s i g n me t h o d t o s i mu l t a n e o u s l y o b t a i n ma x i mu m d r y d e n s i ty a n d s u i t a b l e c o n s i s t e n c y o f r o l l e r c o rn p a c t e d c o nc r e t e Fi r s t l y， i t i n v e s t i g a t e d t h e i nflu e nc e o f a gg r e g a t e g r a da t i o n， wa t e r c o n t e nt ， fin e a g g r e g a t e r a t i O， c e me n t c o n t e nt ， a n d the c o n t e n t o f fl y a s h o n the c o n s i s t e n c y o f r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e ( RCC) ； i t e s t a b l i s h e d the r e l a t i o n b e t we e n d r y d e n s i ty a n d wa t e r c o n t e n t b a s e d o n t h e c o n s o l i d a t e d me tho d s b y v i b r a t i o n un d e r a s ur c h a r g e ma s s ； fi n a l l y， i t t e s t e d t h e fl e x ur a l s t r e n g t h an d d e t e r mi n e d the fi n a l mi xt u r e p r o p o r t i o n s y n the t i c a l l yThe r e s e arc h r e s ul t s s h o we d tha t a gg r e g a t e gra d a t i o n， fin e a g gre g a t e r a t i o an d wate r c o nt e nt were p r i n c i p l e i nfl ue nc i ng f a c t o r s o f the c o n s i s t e n c y an d the de gre e o f c o mp a c t i o n o f RCCWhe n a g gre g a t e gra d a t i o n wa s c o n t i n u o us ， the fin e t o c o a r s e a g gre g a t e r a t i o o ft hemi x t u r ewa s 5 0 b yma s s t h e c e me n td o s a g ewa s 1 5 o ft he a g gre g a t ema s s 。 a ndt hewa t e r c o n t e n twa s 6 o ft h e ma s s o f t h e s u m o f a l l t h e d r y i n g r e d i e n t s ， the mo d i fl e d v e b e t i me ( mo d i fi e d VC v a l u e )o f RC C f a l l s wi t h i n t h e a c c e p t a b l e r ang e o f 3 5 4 5 s i n e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n s ， and the R CC a l s o e x h i b i t e d h i g h d e g r e e o f c o mp a c t i o n ， a n d c o u l d a c h i e v e the fl e x u r e s tr e n gth r e q u i r e d f o r t he r u r a l r o a d s The r e f o r e ， the ne w me tho d i s e ffe c t i v e an d f e a s i bl e K e ywo r d s ： r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e ； c o n s i s t e n c y； mi x t u r e p r o p o r t i o n i n g ； fl e x u r a l s tr e n gth； r u r al r o a d 0 引言 路用碾压混凝土是一种坍落度几乎为零 ， 利用沥青路 面的施工设备进行摊铺 和碾压成型 的超干硬性混合料 1 。 相比普通水泥混凝土路面 ， 碾压混凝路面具有建造成本低 、 耐久性好 、 后期维护少等优点2 _ 3 1 ， 近年 来碾压混凝 土路面 在我国开始得 到广泛运用 。 稠度和压实度是衡量碾压混凝 土性能的两大指标 ， 稠度主要影响路用碾压混凝土的施工 ， 为了得到有效的压实， 碾压混凝土拌合物不能太湿 ， 以防 施工设备在摊铺碾压过程 中下沉过大而无法工作 ， 另一方 面 ， 碾压混凝土拌合物不能太干 ， 否则碾压混凝土拌合物 无法碾压振动液化 ， 骨料间缺乏必要 的黏结 ， 碾压混凝 土 成型效果较差 ， 导致其强度不足 。 根据已有的工程经验， 收稿日期：2 0 1 3 - 0 7 - 0 8 基金项 目：云南省交通厅科技项 目 1 5 0 路面碾压混凝土改进 V C值在 3 5 4 5 s 之间较为适宜_ 5 J 。 压 实度主要影响碾压混凝土 的强度 ， 由于碾压混凝土 中水泥 浆体含量较少， 其强度主要取决于骨料的嵌锁作用 ， 压实 度越大 ， 骨料 的嵌锁作用越强 ， 强度也就越高 。 “ 十一五” 期间， 我国农村公路建设成绩斐然 ， 但是目 前仍然面临公路建设资金不足和使用寿命较短等难题。 碾 压混凝土具有造价低、 使用性能好等特点， 但目前碾压混 凝土路面在施工过程主要面临稠度过大、 路面表面出浆不 足等问题 。 本研究针对上述 问题 ， 首先进行碾压混凝土稠度 试验 ， 分析碾压混凝土稠度的影响因素及其影响程度 ， 在此 基础上通过施压振动法得到碾压混凝土混合料干密度与 含水量的关系 ， 并选择压实度较大的配合 比进行抗弯拉强 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 皂 稍 含 水 量 图 7 碾压混凝土干密度和含水量关系 的第 7 组配合 比( 含水量为 6 ) 进行抗弯拉强度试验。 2 2 _ 2 抗弯拉强度 本研究采用四点抗弯拉强度试验对稠度试验中的第 7 组 配合比的试件进行测试。 试验结果如表 1 0 所示 。 表 1 O碾压混凝土抗弯拉强度结果 MP a 由试验结果可知 ， 碾压混凝土试件的 7 d 抗弯拉强度为 5 2 6 MP a ， 2 8 d 抗弯拉强度为 7 3 4 MP a ， 强度增长 3 9 5 ， 这主要是 因为混合料 中掺用部分用于改善骨料级配的粉 煤灰， 这部分粉煤灰在提高碾压混凝土压实度的同时， 强度 发展后期粉煤灰 中有活性的二氧化硅和三氧化二铝与水 泥水化产物 中的氢氧化钙反应生成水化硅酸钙和水化 铝 酸钙， 因此强度增长幅度较大 。 由试验结果知 2 8 d抗弯 拉强度 达到了设计强 度为 4 0 MP a 的配合 比 2 8 d实测抗 弯拉强度为 6 6 0 MP a 的要求 13 1 ， 可满足农村公路轻交通荷 载等级道路对强度的要求。 因此确定稠度试验中的第 7 组 配合 比为最终的碾压混凝土配 合比。 3结 论 ( 1 ) 本研究提 出一种新的碾压混凝土配合 比设计方法 ， 其能够 同时获得最大干密度和最佳稠度 ， 该方法通过试验 手段来确定碾压混凝 土的配合 比， 而不是按水灰 比这一指 标来进行设 计 ， 能够直观反映出碾压混凝土的稠度和压实 度特性。 试验结果表明根据该方法得到的配合比稠度及强 度均能够满 足要求 。 ( 2 ) 在影响碾压混凝土稠度 的因素 中， 骨料级配 、 砂率 以及含水量对稠度影响程度 比较大。 当骨料级配 间断或者 上接第 1 4 9页 碾压混凝土的水泥用量和胶凝材料用量并不需要增加 。 ( 3 )百色水利枢纽大坝采用准三级配碾压混凝土， 解 决 了大坝辉绿岩骨料碾压混凝土施工工作性较差 、 变形能 力较差 、 抗裂能力较低的问题 ， 保证了工程质量。 对 于以密 度较大的岩石为骨料的碾压混凝土坝 ， 值得推广应用 。 参考文献： 【 1 】 天津大学水利工程地质 M 北京 ： 水利电力出版社 ， 1 9 8 5 【 2 1 王异 ， 周兆桐j 昆 凝土手册【 M 】 长春 ： 吉林科学技术出版社 ， 1 9 8 5 3 1 刘鲁强， 等 百色水利枢纽招标设计阶段科研试验混凝土配合 】 5 4 砂率较大时， 碾压混凝土混合料基本不出浆； 含水量对稠 度影响也非常明显 ， 含水量的改变可以引起改进 V C值较 明显的变化。 在本试验中， 当骨料级配连续， 砂率为 5 0 ， 水 泥用量为 1 5 ， 含水率约为 6 时， 其稠度能满足工程要求。 ( 3 ) 对于一定量的碾压混凝土混合料， 存在一个最优含 水量使得其干密度达到最大。 当骨料级配连续， 砂率为 5 0 0 0 ， 水泥用量为 1 5 时 ， 最佳含水量为 6 4 ， 对应的最 大干密 度为 2 3 4 0 k g m 3 。 ( 4 ) 为了提高碾压混凝土的压实度， 可以使用部分粉 煤灰代替骨料中的细粉 ( 粒径 0 0 7 5 1 T I I Y I )。 试验结果表 明， 当使用骨料质量 5 的粉煤灰充当骨料中的细粉时， 碾 压混凝土 2 8 d 强度较大， 能够满足农村公路的强度要求。 因 此 ， 本试验确定碾压混凝土的最终配合 比为 ： 砂率为 5 0 ， 水泥用量为 1 5 ， 含水量约为 6 ， 骨料级配应连续 。 参考文献 ： 【 1 】关磊 ， 李文轩 路面用碾压混凝土配合比设计的研究【 J I 混凝土， 2 0 0 0 ( 6 ) ： 4 2 4 3 2 S HO EN B E RG ER J E U s e r s G u i d e： R o l l e r C o mp a c t e d C o n c r e t e P a v e me n t R Ar my E n g i n e e r Wa t e r wa y s E x p e r i me n t S t a t i o n Vi e k s b u r g MS Ge o t e e h n i e a l La b， 1 9 9 4 3 】DAMRO NG WI R I YAN UP AP N， L I ANG Y， XI Y Ap p l i c a t i o n o f R o l l e r C o mp a c t e d C o n c r e t e i n C o l o r a d o S R o a d wa y s R - 2 0 l 2 4 】 A C I C o m m i t t e e C o m i t t e e 3 2 5 1 0 R - 9 5 J R e p o a o n R o l l e r - C o m p a c t e d Co n c r e t e Pa v e me n t s， 2 0 01 5 公路工程水泥及水泥混凝土试验规程 s 2 0 0 5 6 1 AS T M C 1 1 7 0 M- - 0 8 ， S t a n d a r d t e s t me t h o d f o r d e t e r mi n i n g c o n s i s t e nc y a nd c e n s i t y o f r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e us i n g a v i b r a t i n g t a b l e t S 7 1 AS T M D2 2 1 6 1 O ， S t a n d m d t e s t me t h o d s f o r l a b o r a t o r y d e t e r mi n a t i o n o f w a t e r ( m o i s t u r e )c o n t e n t o f s o i l a n d r o c k b y m a s s S 1 【 8 AS T M C 1 9 2 M一 1 2， S t a n d a r d p r a c t i c e for ma k i n g a n d c u r i n g c o n c r e t e t e s t s p e c i m e n s i n t h e l a b o r a t o r y S 9 H A R R I N G T O N D， A B D O F ， A D A S K A W， e t a 1 G u i d e fo r r o l l e r c o m p a c t e d c o n c r e t e p a v e m e n t s R 2 0 1 0 1 O 方坤河 碾压混凝土材料， 结构与性能 M 武汉： 武汉大学出版 社 ， 2 0 0 4 f 1 1 】 杨金泉 碾压混凝土路面施工技术I M 】 E 京： 人民交通出版社， 1 9 98 1 2 赵蕴林， 吴磊 ， 杨霞 粉煤灰对混凝土早期强度影响初探I J J 四川 理工学院学报 ， 2 0 0 8 ， 2 1 ( 2 ) ： 1 1 8 1 1 9 1 3 黄维蓉， 胥吉， 何兆益 农村公路路面碾压混凝土配合比设计研 究 J 混凝土， 2 0 1 0 ( 6 ) ： 1 3 7 1 4 2 作者简介： 梁思明( 1 9 9 2 一 ) ， 男， 硕士研究生。 联系地址 ： 清华大学土木工程系( 1 0 0 0 8 4 ) 联系电话 ： 1 5 2 1 0 5 6 0 7 0 1 比设计试验报告【 R 广西水利科学研究院， 1 9 9 9 4 李维孟， 蒋巧玲， 等 百色水利枢纽 R C C大坝工程碾压混凝土芯 样检测报告 R 】 广西水利科学研究院， 2 0 0 6 5 5范国颂， 等 百色水利枢纽 R C C大坝碾压混凝土现场原位抗剪 ( 断) 试验报告 R 1 广西水利科学研究院， 2 0 0 5 【 6 】田育功 ， 等_ 百色水利枢纽 R C C大坝混凝土配合比试验报告 R I 闽江黄河水电工程联营体试验中心， 2 0 0 2 作者简介： 刘鲁( 1 9 6 5 一 ) ， 男， 高级工程师。 联系地址 ： 厂西南宁市民主路 1 5 号( 5 3 0 0 2 3) 联 系电话 ： 0 7 7 1 2 1 8 5 3 4 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m