路面用水泥配比優(yōu)化與基本性能驗(yàn)證

劉志勝+楊文尚 劉鵬飛

摘要：為了分析水泥配比、混合材比例及助磨劑對(duì)水泥基本性能的影響，對(duì)不同水泥熟料配比、混合材、助磨劑摻量的水泥進(jìn)行細(xì)度、標(biāo)準(zhǔn)稠度、凝結(jié)時(shí)間、抗壓與抗折強(qiáng)度測(cè)試。結(jié)果表明：隨著水泥熟料用量的增加，普通硅酸鹽水泥的比表面積減小，安定性不受影響，強(qiáng)度增加；隨著助磨劑摻量的增加，水泥的比表面積變化相對(duì)明顯，對(duì)水泥的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度都沒(méi)有明顯的影響。

關(guān)鍵詞：水泥配比；組成優(yōu)化；助磨劑；基本性能

中圖分類號(hào)：U416.216文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Proportion Optimization of Cement for Pavement and Verification of Fundamental Characteristics

LIU Zhisheng1， YANG Wenshang2， LIU Pengfei1， SUSAN Tighe3

（1. Key Lab of Highway Construction and Maintenance Technology in Loess Region of Ministry of Transport，

Shanxi Transportation Research Institute， Taiyuan 030006， Shanxi， China； 2. Shuozhou New Age Cement

Co.， Ltd. of Sunnsy Group， Shuozhou 036000， Shanxi， China； 3. Centre for Pavement and Transportation

Technology， University of Waterloo， Waterloo N2L3G1， Ontario， Canada）

Abstract： In order to analyze the effect of cement ratio， proportion of mixed materials and the grinding aids on the fundamental characteristics of cement， tests on the fineness， standard consistency， setting time， compressive strength and flexural strength were carried out with different clinker ratios， mixed materials and different amounts of grinding aids. The results show that with the increase of clinker， the specific surface area of ordinary Portland cement decreases， and the stability is not affected while the strength increases； with the increase of the content of grinding aids， the change of specific surface area of cement is relatively obvious， which has no obvious effect on the compressive strength and flexural strength of cement.

Key words： proportion of cement； composition optimization； grinding aid； fundamental characteristic

0引言

由于水泥混凝土路面具有承載力高、使用壽命長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，且現(xiàn)在水泥、鋼材原料價(jià)格低，建設(shè)成本遠(yuǎn)低于瀝青路面[14]。故導(dǎo)致水泥混凝土路面修筑面積減少的根本原因在于水泥混凝土路面行車舒適性差，路面裂縫滲水對(duì)路基沖刷造成水損害嚴(yán)重[58]。水泥混凝土開裂的原因在于水泥熱脹冷縮現(xiàn)象明顯，在其收縮過(guò)程中，脆性表現(xiàn)明顯，難以發(fā)揮應(yīng)有的強(qiáng)度[911]。為此，本文從水泥的材料組成進(jìn)行系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，分析水泥配比混合材比例及助磨劑對(duì)水泥基本性能的影響，研究其對(duì)水泥細(xì)度、稠度、凝結(jié)時(shí)間、抗壓與抗折強(qiáng)度的影響規(guī)律，為道路用水泥的材料組成優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

1原材料

1.1水泥熟料

試驗(yàn)所用水泥熟料產(chǎn)自朔州山水新時(shí)代水泥有限公司。將生產(chǎn)的熟料（取樣點(diǎn)設(shè)在出窯熟料輸送機(jī)處，每小時(shí)取樣一次，每次取樣約2 000 g）混勻，經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎至粒度小于5 mm，測(cè)試的水泥熟料化學(xué)成。

2.4助磨劑對(duì)不同配比水泥性能的影響

為研究助磨劑對(duì)不同配比水泥性能的影響，以助磨劑用量0.05%為最佳用量（粉磨時(shí)間30 min），測(cè)試不同配比水泥的相關(guān)性能，測(cè)試結(jié)果如表11、12所示。

從表11可以看出，在相同的助磨劑用量下，不同配比的水泥篩余比相差不大，但比表面積有所不同。隨著熟料比例的增加，水泥的比表面積逐漸減小，這說(shuō)明熟料的增加、石子的減小使得45 μm以下顆粒總含量不變，而使5～45 μm內(nèi)的某一更小階段范圍的顆粒含量減少，顆粒階段范圍內(nèi)的含量變化將對(duì)水泥材料的力學(xué)性能產(chǎn)生影響。

從表12可以看出，對(duì)于不同配比的水泥，水泥熟料的增加、石子的減少使稠度呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)；凝結(jié)時(shí)間先增大后減小，這也驗(yàn)證了水泥細(xì)顆粒含量減小的規(guī)律。分析水泥3、28 d的抗壓和抗折強(qiáng)度，都表現(xiàn)出明顯的增大趨勢(shì)。因此，在水泥加工過(guò)程中保證水泥熟料的添加量，對(duì)保證水泥的強(qiáng)度具有直接作用。endprint

3結(jié)語(yǔ)

（1）隨著水泥熟料用量的增加，硅酸鹽水泥的比表面積減小；同時(shí)，硅酸鹽水泥的抗壓、抗折強(qiáng)度都呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，以熟料用量45%為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，強(qiáng)度值增長(zhǎng)率增大。

（2）隨著礦渣摻量的減少粉煤灰用量的增加，水泥的細(xì)度明顯增加，比表面積增加；水泥稠度增加，初凝時(shí)間和終凝時(shí)間都有延長(zhǎng)的趨勢(shì)。

（3）隨著助磨劑摻量的增加，水泥的比表面積變化相對(duì)明顯，對(duì)水泥的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度都沒(méi)有明顯的影響。

（4）隨著熟料比例的增加，水泥的比表面積逐漸減小，水泥3、28 d的抗壓和抗折強(qiáng)度，都表現(xiàn)出明顯的增大趨勢(shì)。

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[責(zé)任編輯：黨卓鈺]endprint