高性能道路混凝土抗折性能研究

徐輝 顏慶

河海大學 江蘇 南京 211106

前言

水泥混凝土路面是現代公路建設中一種重要的路面結構形式，混凝土路面主要受彎荷載的作用，這就決定了抗折強度作為衡量道路混凝土力學性能指標的重要性。提高道路混凝土的抗折強度不僅可延伸路面板的使用期限，還可獲得可觀的經濟效益。因此對于高承載、高壽命的現代化道路來說，研究水灰比及火山灰活性礦物摻和料對高性能混凝土抗折性能的影響具有重要意義。

1 實驗方案

（1）原材料。本文采用哈爾濱水泥廠生產的P·O42.5普通硅酸鹽水泥；選擇級配良好的中砂，細度模數2.8；粗骨料選用質地堅硬、表面粗糙的輝綠巖碎石，d=5mm～20mm，連續級配；粉煤灰為哈爾濱三電廠生產的I級粉煤灰；減水劑選用Might-100型高效減水劑，引氣劑采用上海麥斯特公司生產的MICROAIR202混凝土引氣劑；攪拌用水為哈爾濱市飲用的自來水。

（2）混凝土配合比

表1 混凝土配合比

（3）試驗方案。主要研究水灰比、粉煤灰對高性能混凝土抗折性能的影響。水灰比包括0.3、0.4和0.5；粉煤灰摻量為10%、20%和30%。抗壓強度試驗采用100×100×100mm的立方體試件，抗折強度試驗采用100×100×400mm長方體試件。按表1配合比在實驗室條件下，將混凝土攪拌、成型后1d脫模，在標準養護室中養護到試驗齡期進行抗壓、抗折。實驗方法參照規范GBJ81—85和GBJ82—85。

2 試驗結果及討論

圖1 水灰比對抗折強度的影響

如圖1所示，無論齡期是28d還是56d高性能混凝土的抗折強度隨水灰比的增大而減小，當水灰比為0.5時混凝土的抗折強度已經低于JTGD40-2002規定的最小值4.0MPa。當水灰比從0.3增大到0.4，56d齡期混凝土的抗折強度降低了大約27%，28d齡期混凝土的抗折強度降低了大約30%，從0.3增大到0.5，56d齡期混凝土的抗折強度降低了大約40%，28d齡期混凝土的抗折強度降低了大約45%，從上述數據可以看出水灰比對道路混凝土的抗折強度的影響非常大。這是因為這是因為硬化的水泥石為凝膠—孔隙結構，隨著水灰比的增加，混凝土中自有水的含量增加，膠空比逐漸降低，孔隙率增加[1]，密實度降低了，而且水灰比越大越不利于孔隙的自行封閉[2-3]。同時隨著水灰比的增大，混凝土種單位體積用水量增加，在骨料的下方容易形成水囊，在骨料的周圍也容易形成水膜，界面過渡區不密實，在抗折的過程中容易出現微裂紋，骨料的破壞形式多為拔出破壞。

圖2 粉煤灰摻量對混凝土抗折強度的影響

從圖2可以看出，和基準混凝土相比摻加粉煤灰的高性能混凝土的抗折強度有所降低，并且隨摻量的增加混凝土抗折強度降低的較大。當摻量為10%、20%和30%時，28d齡期混凝土的抗折強度分別降低6%、22% 和28%，56d齡期混凝土的抗折強度分別降低2%、20% 和21%。

3 結束語

從上述試驗結果可以得出以下結論：

（1）水灰比對道路混凝土抗折性能的影響較大，隨水灰比的增加混凝土的抗折強度大大降低，因此對于道路混凝土來講必須嚴格控制水灰比。

（2）和基準混凝土相比，分別摻加粉煤灰和磨細礦渣的高性能混凝土28d及56d的抗折強度隨著摻量的增加而減小。