公路混凝土級配與強(qiáng)度關(guān)系研究

王明鏡(四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計研究院 四川 610017)

公路混凝土級配與強(qiáng)度關(guān)系研究

王明鏡
(四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計研究院 四川 610017)

混凝土強(qiáng)度是影響混凝土公路耐久性和使用感受的根本因素，而本文通過對目前公路中常采用的水泥混凝土路面及瀝青混凝土路面中集料的級配與強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行研究得出：水泥混凝土路面的級配對強(qiáng)度的影響程度小于瀝青混凝土路面；對于水泥混凝土而言，分別分析干燥寒冷、干燥炎熱、潮濕寒冷、潮濕炎熱四個類型地區(qū)的水泥混凝土級配與強(qiáng)度的關(guān)系，指出在確定施工級配時應(yīng)該根據(jù)工程所處地區(qū)的情況具體分析并經(jīng)過試驗(yàn)選擇合適的級配，而對于瀝青混凝土路面而言，目前已經(jīng)有許多經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)過的適用于不同公路等級及交通和氣候條件的級配類型，只需根據(jù)項(xiàng)目情況選用即可。

水泥混凝土；瀝青混凝土；強(qiáng)度；級配；施工

1 前言

公路運(yùn)輸在我國運(yùn)輸行業(yè)中起主導(dǎo)作用，據(jù)統(tǒng)計，2014年中公路客運(yùn)和貨運(yùn)分別占全國旅客運(yùn)輸及貨物運(yùn)輸中的86.32%和7.31%，同時公路路網(wǎng)可以加強(qiáng)各區(qū)域之間的聯(lián)系，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，近年來我國大力發(fā)展公路建設(shè)，對于如何提高公路使用年限及使用功能成為一個研究熱點(diǎn)。公路路面作為道路結(jié)構(gòu)中直接承受公路路面荷載的結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度直接影響公路的使用壽命及使用感受，因此對公路路面強(qiáng)度的研究成為對公路研究中不可避免的一個問題。

我國路面多采用混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的強(qiáng)度包括抗壓強(qiáng)度及抗拉強(qiáng)度，其中影響公路混凝土使用的強(qiáng)度為抗拉強(qiáng)度。原材料的質(zhì)量、原材料的配合比及施工技術(shù)水平等均是影響混凝土強(qiáng)度的因素，其中，原材料的配合比對混凝土強(qiáng)度的影響最大，特別是粗集料級配的好壞是形成路面堅實(shí)骨架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，因此本文對各種公路混凝土路面的級配與其抗拉強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行研究。

2 公路混凝土路面的分類

我國公路目前常用的路面類型為水泥混凝土路面及瀝青混凝土路面，

（1）水泥混凝土路面

水泥混凝土路面結(jié)構(gòu)包括墊層、基層及面層，其墊層多為砂、石或穩(wěn)定粒料，基層及面層為水泥混凝土，我國目前多采用普通素混凝土作為水泥混凝土路面的面層。該類型路面適用于高等級路面，使用年限長。

（2）瀝青混凝土路面

瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)通常包括基層及面層，基層為無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定粒料或級配粒料，面層中采用瀝青混凝土。該類型路面根據(jù)采用的瀝青種類不同可以分成不同形式，如熱拌瀝青混合料面層、冷拌瀝青混合料面層、瀝青貫入式面層等，其應(yīng)用范圍比水泥混凝土更加廣泛，可以適用于不同等級的路面。

3 公路混凝土級配與強(qiáng)度的關(guān)系分析

混凝土級配是指混凝土集料的粗細(xì)搭配的數(shù)量比例，在一定程度上集料越多、集料粒徑種類越多，分布越廣則空隙率越低，可以節(jié)約水泥，既可以降低施工成本又可以增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度和耐久性。但是也不能過大，集料過多時會造成混凝土內(nèi)部粘結(jié)性較低，整體性減弱，造成強(qiáng)度降低。

3.1 水泥混凝土級配與強(qiáng)度的關(guān)系

水泥混凝土的水灰比、原材料的質(zhì)量、集料的級配、施工質(zhì)量及養(yǎng)護(hù)質(zhì)量均會對其強(qiáng)度產(chǎn)生影響[1]。如果集料級配不良，則會造成混凝土發(fā)生麻面與蜂窩的現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度較差[2]。不同地區(qū)，由于其使用條件不同，水泥混凝土的集料級配對于混凝土強(qiáng)度的影響也不一樣。干燥寒冷地區(qū)影響混凝土路面使用的主要原因是混凝土的早期裂縫及凍融破壞，因此間斷級配水泥用量較多，低溫環(huán)境下早期強(qiáng)度增長不足，干縮性大且無法滿足強(qiáng)度要求，應(yīng)采用連續(xù)填充級配或者骨架密實(shí)型級配；干燥炎熱地區(qū)影響混凝土路面使用的主要原因是混凝土干縮引起的裂縫，因此在選擇級配時應(yīng)通過豐富級配粒徑分布的類型，提高密實(shí)度來增加混凝土內(nèi)部的粘結(jié)力，提高混凝土強(qiáng)度；潮濕寒冷地區(qū)影響混凝土路面使用的主要原因是混凝土的凍融，此時混凝土級配對強(qiáng)度的影響要小于其他類型地區(qū)，該類型地區(qū)的混凝土主要是通過合理的級配并混合抗凍劑等措施提高混凝土的強(qiáng)度；潮濕炎熱地區(qū)影響混凝土路面使用的主要因素是抗拉強(qiáng)度，因此該地區(qū)混凝土級配應(yīng)采用混合級配，鄧初首通過試驗(yàn)證明同等條件下，合理的混合級配混凝土的強(qiáng)度高于連續(xù)級配混凝土，連續(xù)級配混凝土的強(qiáng)度高于單一級配[3]。

3.2 瀝青混凝土級配與強(qiáng)度的關(guān)系

瀝青混凝土的使用溫度、材料質(zhì)量、瀝青種類、集料級配、施工質(zhì)量等原因都會對瀝青混凝土的強(qiáng)度造成影響[4]，瀝青混凝土相比于水泥混凝土路面，瀝青混凝土路面屬于柔性路面中主要是依靠集料間的內(nèi)摩阻力以及瀝青與集料之間的黏聚力[5]，單純的瀝青并沒有承受荷載的能力，因此集料的級配對于瀝青混凝土的強(qiáng)度的影響更大。呂文江等人指出在瀝青和集料種類相同情況下，集料的直徑越大，瀝青混凝土的強(qiáng)度越大，而在保持集料最大粒徑和瀝青相同的情況下，中級配的瀝青混凝土強(qiáng)度越大，集料級配過大或過小都會對混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。

目前我國的瀝青混凝土已經(jīng)總結(jié)出適用于不同公路等級、氣候及交通條件的級配類型，例如，目前典型的瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)為上面層采用AC-13或AC-16，中面層采用AC-20或AC-25，這些典型級配經(jīng)過實(shí)踐證明具有良好的科學(xué)性，因此瀝青混凝土施工時對集料級配確定相對較為容易。而水泥混凝土路面中使用的道路水泥混凝土的集料級配則沒有相對確定的數(shù)據(jù)，多以強(qiáng)度與經(jīng)驗(yàn)為主，施工控制難度較大。在施工過程中應(yīng)該按照最大密度的原則進(jìn)行級配設(shè)計，但是在保證這一原則之后又應(yīng)該盡可能的縮小生產(chǎn)配合比級配的選擇范圍，這樣可以更加有利于施工質(zhì)量的控制，并且在是施工過程中，必須通過試驗(yàn)確定項(xiàng)目使用的集料級配和配合比，因?yàn)榧系募壟湓诓煌褂脳l件下其要求也會出現(xiàn)差異。

4 結(jié)論

綜上可以看出，公路路面混凝土的級配對其強(qiáng)度具有較大的影響，總體來說對于水泥混凝土和瀝青混凝土路面，混凝土的級配連續(xù)且種類分布多有利于強(qiáng)度的提高，但是對于水泥混凝土而言，在確定施工級配時應(yīng)該根據(jù)工程所處地區(qū)的情況具體分析并經(jīng)過試驗(yàn)選擇合適的級配，而對于瀝青混凝土路面而言，目前已經(jīng)有許多經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)過的適用于不同公路等級及交通和氣候條件的級配類型，只需根據(jù)項(xiàng)目情況選用即可。

[1] 于秀英，孫家瑛.路用水泥混凝土集料級配試驗(yàn)研究[J].城市道橋與防洪，1996（2），19-22

[2] 胡斯亮，曾麗莎.淺析水泥混凝土強(qiáng)度的影響因素與施工質(zhì)量控制[J].四川建材，2012（3），63-65.

[3] 鄧初首.粗集料級配對道路混凝土抗折強(qiáng)度的影響[J].山西建筑，20015 （15）:136-137.

[4] 張銳，黃曉明，趙永利,澆筑式瀝青混凝土級配設(shè)計[J],東南大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2007，37（4）：661-665.

[5] 虞文景，劉子興，王志強(qiáng).密級配瀝青混凝土合理級配分析[J].山西交通科技,2002（S1）:17-22.

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1007-6344（2016）06-0062-01