高速公路施工中高性能机制砂混凝土的应用研究

1 试验材料的选用

1.1 材料选用及其性能

试验水泥是P.O42.5R水泥，水泥性能十分符合高速公路建设需求，而本文使用的机制砂的细度模数则是3.2，石粉含量小于10%。通过相应的数据测量其粒径在0 到4.75mm 之间，而河砂的细度模数为2.7，相对较细，其相应的空隙率则是37.7%，选用的碎石是II 类碎石，符合国家标准，具体的含泥量0.6%，通过实验统计发现，矿粉的45μm 以下颗粒含量超过了50%以上，而本文所使用的矿物掺和料的表观密度是2500kg/m3。

1.2 试验方法

本次实验所使用的各种配合比都是根据我国的《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》进行的相关数据测定，性能评价主要是利用L 形流动仪。其相应的力学性能测试也是参照了我国的《普通混凝土力学性能试验方法标准》。

2 高性能机制砂混凝土配合比设计

2.1 配合比计算

参照Mehta 和Aitcin 法，通过更改和修改相应的对照假设参数来进行相应的计算。相应的假设可以是：假定容重2450kg·m-3，水胶比0.30，砂率37%，采用质量法计算各材料用量；单位用水量150kg，配合比计算的有效参数是：水泥、硅粉、矿粉、细骨料、粗骨料的相应的质量分别是375kg/m3、50kg/m3、75kg/m3、666kg/m3、1134kg/m3。其对应的初始配比为375：666：1134：50：75：150。

2.2 试配和调整

减水剂采用聚羧酸类高效缓凝减水剂，用量必须严格控制，减水剂用量采用外掺法。过低工作性就会较差，过高离析、泌水问题严重。而且减水剂过多也会显著的影响混凝土的性能，本文使用的具体的重复配合比调整后性能表如表一所示。

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通过表一我们可以发现，在前三次配比试验中，因为减水剂用量的提升，流动速度、坍落度、扩展度性能都在不断的提升，也就是呈现正向发展，而第四次后，泌水现象逐渐严重，但是另外两种性能都还在增加，表现出不同的发展趋势，所以总体而言，减水剂的饱和点大体是在1.7%，经过对照分析发现第三次试验配比效果最佳。所以通过表一本文确定了五种材料的配比为375：666：1134：50：75：150：8.5。

2.3 水胶比对强度的影响

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当减水剂用量确定后，那么就可以进行后续的添加实验，我们相应的就需要考虑水胶比、砂率、矿物掺和量等因素，这些因素也会显著影响混凝体的使用性能，本文具体的测试主要参考国标GB/T-2019 进行。具体的实验结果如表二所示。 通过对表二的分析我们可以发现，混凝土坍塌度与水胶比呈现正比例关系，也就是正向增长，但是在0.28 到0.30 阶段效果不明显。当水胶比在0.28 到0.30时，其对应的凝土时间分别是7d 和28d，强度性能水平较高。所以水胶比0.3 效果最佳。

2.4 砂率的影响

机制砂表面多棱角，而且较为锋利，同时相应的粗糙度也很大，石粉较多，如果不进行相应的控制以及筛选，这就会严重影响高速公路的建设性能，而且若控制不当，机制砂混凝土就极易造成开裂问题，进而影响高速公路的建设效果。而且如果相应的砂率偏大，这时混凝土的粘性力也会随之变大，但是他们相应的流动性就会降低，因此，在施工过程中，砂率问题需要严格控制。本文就进行了砂率对机制混凝土的影响研究，通过数据分析总结得到了结果如表三所示。

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从表三中数据我们可以分析发现，塌落度与砂率呈现正比例关系，砂率值37%，力学性能最佳。而且当砂率从35%上升到37%时，强度值得到了显著的提升，而37%后，增长减缓，效果并不明显。所以当砂率较低时，材料的缝隙未能被完全覆盖，密实性不足，这也就会造成高速公路的抗压强度降低。但是如果砂率过大，骨料占比下降，这时材料的胶结力降低，并且相应的拌合物和易性显著降低，进而强度减弱。所以总体而言，砂率37%时，综合性最好。

2.5 矿物掺和料的影响

机制砂混凝土配合比中，硅粉、矿粉极为重要，也是重要的粘结单位。本文也是针对这一问题，拟采用水泥、碎石、砂、减水剂、水的基准具体比例为:500：1134：666：8.5：150，从而进行初步的性能试验，但是过程中还会根据检测的实际结果进行相应的调整以研究其性能，在施工中，矿粉单掺的效果并不显著，而且扩展度、塌落度也是与他的增加量呈现正比例关系，加之它需水量小，所以效果不佳。硅粉、矿粉单独使用的效果较差，而且难以达到预期的强化效果，混凝土的所有检测性能都不符合本文的实验需求，而在二者同时参和的多种情况中，都可以显著的提升混凝土的强度。并且可以发现28d 强度相比显著高于7d 混凝土抗压强度，并且7d 强度从56.2MPa 上升至58.7MPa 作用显著，而28d 强度则是从62.6MPa 上升至65.8MPa。当然因为通常硅灰反应活性会比矿粉好很多，所以单独掺和效果要比矿粉强一点。但是配合比为6 时，叠加效应明显，强度值也是有明显的提高。

文章来源：《力学季刊》 网址: http://www.lxjkzz.cn/qikandaodu/2021/0420/496.html