水泥砼路面强度质量分析

31d91ceb3599045b8aaab7b335950d25.pdf水泥混凝土路面的强度和质量分析桑慧敏(中铁十一局集团重庆五公司)文摘目前，水泥混凝土广泛用于公路建设中铺路。分析水泥混凝土在施工和养护中的影响因素，空气含量对混凝土强度、其他强度的影响，强度检测质量和两种主要强度的计算方法，以及一些提高强度的改进措施尤为重要。关键词：影响因素强度和质量评价的改进措施导言：水泥混凝土路面具有刚度高、扩散荷载能力强、稳定性好等特点，与沥青路面相比具有一定的优势。然而，该项目的质量并不令人满意，这导致建筑成本大幅增加。为了控制水泥混凝土路面的质量，讨论了以下影响混凝土强度的因素以及如何评价混凝土的强度质量。1.混凝土路面强度的主要影响因素1.1水泥强度等级和水灰比的影响水泥强度等级和水灰比是影响混凝土抗压强度的最重要因素，也可以据说这是决定性的因素。因为混凝土的强度主要取决于水泥石及其与骨料的粘结强度，而水泥石及其与骨料的粘结强度取决于水泥的强度等级和水灰比的大小。因为当搅拌混凝土混合物时，为了获得必要的流动性，经常需要加入更多的水，并且在混凝土硬化后，剩余水占据的空间变成毛细孔隙，从而降低混凝土的密实度和强度。试验证明，在相同水泥强度等级的情况下，水灰比越小，水泥石的强度越高，胶结力越强，从而混凝土强度越高。大量的试验结果也表明，在一定的原材料条件下，混凝土的28d抗压强度()与水泥的实际强度()和水灰比(W/C)之间的关系符合以下经验公式：其中a和B回归系数，砾石：A=0.48，b=0.52卵石：A=0.50，B=0.61。1.2骨料的影响骨料本身的强度一般高于水泥石(轻骨料除外)，因此不会直接影响混凝土的强度。然而，如果骨料的强度由于风化而降低，用骨料制备的混凝土的强度也较低。如果骨料表面粗糙，它与水泥石的粘结力较大，但当达到相同的流动性时，允许的水量会很大，强度会随着水灰比的增加而降低。因此，当水灰比小于0.4时，用碎石制备的混凝土强度比用卵石制备的混凝土强度高38%左右，但随着水灰比的增大，二者之间的差异不显著。1.3年龄和力量之间的关系在正常养护条件下，混凝土的强度会随着龄期的增长而增加。在标准养护条件下，混凝土强度的发展与龄期的对数(龄期不少于3天)大致成正比，可按下式计算：28d型混凝土抗压强度龄期；nd龄期混凝土的抗压强度。然而，该公式仅适用于在正常条件下硬化的中等强度等级的普通混凝土。实际情况并非如此。还有很多其他的影响因素，所以这个公式仅供参考。1.4固化湿度和温度的影响为了获得高质量的混凝土，混凝土必须在成型后进行适当的养护，以保证水泥正常的水化过程。固化过程中要控制的参数是湿度和温度。由于水泥的水化反应只能发生在充满水的毛细孔隙中，在干燥的环境中，强度会随着水的蒸发而停止发展，因此养护必须保持水分。正常情况下，采用硅酸盐水泥、普通水泥和矿渣水泥，水养护时间不少于7天。使用火山灰水泥时，不少于14天。在夏季，由于蒸发迅速，应特别注意浇水。养护温度对混凝土强度的发展也有很大影响。下图显示了混凝土的强度发展在我国，重型运输车辆反复作用在容易弯曲的混凝土板上。此外，混凝土路面也受到大气因素的影响。当温度和湿度变化时，混凝土板受到基层的约束，不能自由膨胀和收缩。板坯的弯曲会使板坯断裂。因此，水泥混凝土路面必须具有抗弯曲和断裂的能力。这种能力称为弯曲强度。如图所示，水泥混凝土试件的抗折强度试验可根据以下条件计算：1.1.1当断裂面出现在两个加载点之间时，抗弯强度应按以下公式计算：1.1.2当抗裂面出现在两个加载点之外，且离最近的加载点的距离在支点间距的5%以内时，抗弯强度应按下列公式计算：1.1.3当断口出现在两个加载点之外，且距最近加载点的距离大于支点间距离的5%时，试验结果无效。在以上两个公式中：P试样失效时的载荷，nL枢轴之间的距离，mB样品宽度，mH样本高度，mx截面和相邻支点之间的距离，m。水泥混凝土路面选用高强度碎石是提高混凝土抗折强度的主要措施。此外，水泥的选择也极其重要。公路水泥混凝土路面滑模施工技术规程 (JTJ/T 037.1-2000)特别强调，无论有多少等级的水泥，都应根据实际测量的抗折强度来选择和使用。现行水泥规范中规定的标号是由抗压强度决定的，抗压强度不能完全代表水泥的抗折强度，而混凝土路面的第一个力学指标是其抗折抗拉强度。如果水泥抗折强度不高，即使抗压强度和等级满足设计规范的要求，也可能无法满足试验混凝土抗折抗拉强度5.5 5.75兆帕的设计和施工保证率的要求，因此，水泥的实测抗折强度应7.5兆帕，以选择水泥用于混凝土路面。如果交通量大，路面超载严重，水泥的抗折强度会增加。2.引气剂对路面水泥混凝土强度的影响引气剂在道路水泥混凝土中的使用带来了许多优异的性能，如改善和易性、减少泌水、提高抗折强度、降低弹性模量和荷载变形、降低温度和湿度变形、增强抗冻性、耐盐冻性和提高抗渗性。虽然在混凝土中掺入引气剂，一方面，由于引入了适量的空气，改善了和易性，降低了单位用水量，提高了混凝土强度，但正是因为有了空气，混凝土强度才会降低。一般来说，当水灰比固定，空气体积增加1%时，混凝土的抗压强度降低45%，抗折强度降低23%。结合这两个原因，为了保持混凝土强度达到最佳，引入到混凝土中的空气必须是适当的，这样，由于应用引气剂而减少混凝土用水量所带来的强度增加值就足以补偿由于引入空气而带来的强度降低值。中国水利水电科学研究院的试验结果表明，高抗折强度碎石水泥混凝土的含气量约为36%。与未夹带空气的弯曲强度相比，夹带空气的弯曲强度可提高15-20%。然而，引气混凝土的抗压强度随着含气量的增加而线性降低(也有抗压强度先增加后降低的情况)。抗压破坏受压剪应力控制，抗压强度主要受浆液本身的强度控制。弯曲破坏主要受三个拉应力控制，这三个拉应力对混凝土的界面结构和均匀性非常敏感。当含气量在35%时，混凝土的和易性得到改善，离析和泌水减少，引气混凝土的均匀性高，抗折强度分散性小，抗折强度提高。更重要的是，在某种程度上因此，为了使混凝土强度最大化，必须严格控制空气含量。设定道路混凝土含气量控制目标有两个要求：一是满足道路抗冻性和道路性能在有抗冻性要求地区的共同要求；二是在无抗冻要求的地区满足道路混凝土性能优良的要求。前者控制空气含量为3-5%，而后者为2-5%。表5给出了国内外混凝土含气量的推荐值和推荐值。国内外引气混凝土适宜含气量的推荐值和推荐值表5粗骨料的最大粒径，mm中国外加剂规范单位高级助理货物信息预报英国CP德国喧闹日本公民社会混凝土没有抗冻要求。混凝土有抗冻要求。156.07.06.04.06.05161205.56.05.0-5.04151255.05.0-4.54.514.5130-3.5-3141404.54.54.03.03.52131注：1。德国DIN骨料的最大粒径为16毫米、32毫米和64毫米；分别；2.对应于日本公民社会3.5含量的最大粒径为50毫米；3.研究包括砾石和碎石道路混凝土，最大粒径为15、20、30至40毫米。在表中，最大粒径为25毫米的空气含量通过插值获得。4.中国代码为混凝土外加剂应用技术规范(GBJ 119-1996)；5.表的最后两列是适用于中国的建议值。3、混凝土强度质量评定3.1混凝土强度波动规律。对于同一种混凝土，其强度的波动规律符合正态分布。使用两个特征统计量强度平均值()和强度标准偏差()来描述，强度平均值计算如下：强度标准偏差(也称为均方差)计算如下：其中n混凝土组(n25)第一组试样的抗压强度，兆帕n组抗压强度的算术平均值，MPan组抗压强度的标准偏差，兆帕平均强度反映了混凝土整体强度的平均水平，但不能反映混凝土强度的波动。强度的标准偏差反映了强度的离散性(即波动)。值越大，强度离散性越大，反映生产管理水平低，强度质量不稳定。在相同的管理水平下，混凝土强度标准偏差会随着平均强度水平的提高而增加。因此，不同平均强度等级混凝土之间质量稳定性的比较可用变异系数Cv表示，Cv可由下式计算：Cv值越小，混凝土的强度和质量越稳定。3.2混凝土强度保证率在混凝土强度质量控制中，除了新生产混凝土强度质量的稳定性外，还必须考虑强度等级满足设计要求的合格率，即强度保证率。指混凝土整体强度不低于设计要求的强度等级标准值()的概率P(%)。强度保证率可按以下方法计算：首先，计算概率T，即：或者根据T值，保证率P(%)可从下表1中找到。不同t值p的保证表1T000.500.841.001.201.281.401.60P(%)50.069.280.084.188.590.091.994.5T1.6451.701.811.882点2.052.333点P(%)95.095.596.597.097.799.099.499.87本工程中的P(%)值可根据混凝土试件强度不低于要求的强度等级标准值的组号数与试件总数N()之比求得，即：中国在混凝土强度检验评定标准 (GBJ 107-87)中规定，根据统计期内混凝土强度的值和保证率P(%)，混凝土生产单位的生产管理水平可分为优、一般和差三个等级，如表2所示：混凝土生产管理水平表2管理水平和具体强度等级评价指标优秀的一般穷人C20C20C20C20 5.0 5.0混凝土的集中搅拌3.54.04.55.5 4.5 5.5强度等于并高于所需强度等级的百分比p，%预拌预制混凝土根据上述保证率的概念，如果配制混凝土的平均强度等于设计要求的标准强度等级值，其强度保证率仅为50%。因此，为了达到高于50%的强度保证率，混凝土的配制强度必须高于设计要求的标准强度等级值。使混凝土配制强度等于平均强度，即有：可以看出，设计要求的保证率越高，准备强度就越高。强度和质量稳定。表征越差，复合强度提高得越多。目前，我国规定设计要求的混凝土强度保证率为95%，从中可以看出t=1.645，由上述公式计算的强度为：公式的中值可从混凝土配制强度的历史统计数据中获得。如果没有数据，请参考以下数据：当混凝土设计强度等级低于C20时，=4.0；当混凝土设计强度等级为C20C35时，=5.0；当混凝土的设计强度等级高于C35时，=6.0。4.水泥混凝土的两大主要强度混凝土强度是水泥混凝土路面的主要抗压强度和抗折强度。抗压强度是混凝土抵抗压力的能力。混凝土的抗压强度越高，其他力学性能如抗弯、抗拉、抗磨和钢筋的粘结强度越高，密实度和抗冻性越好。因此，抗压强度的大小也间接地表明了力学性能的优劣，所以混凝土的抗压强度是混凝土质量的重要指标。中国把立方体抗压强度作为混凝土的特征值。根据国家标准普通混凝土力学性能试验方法 (BGJ 81-85)，混凝土立方体抗压强度(简称混凝土抗压强度)是指按照标准方法制作的边长为150毫米的立方体试件。在标准养护条件下(温度203，相对湿度90%以上或在水中)，试件养护至28d龄期。用标准方法测量和计算的抗压强度值称为混凝土立方体抗压强度。5.其他优势除抗压强度和抗折强度外，水泥混凝土还有其他强度。混凝土的抗拉强度很低，一般只有抗压强度的1/171/8。对于低强度混凝土，该比例较大，而对于高强度混凝土，该比例较小。它们之间的关系如下：其中：混凝土抗拉强度，兆帕混