于淵卓

（廣東羅陽(yáng)高速公路有限公司，廣東廣州 510100）

MixConverter在水泥砼路面中的應(yīng)用效果研究

于淵卓

（廣東羅陽(yáng)高速公路有限公司，廣東廣州 510100）

通過(guò)在室內(nèi)對(duì)砼進(jìn)行抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗開(kāi)裂性能、抗氯離子滲透性試驗(yàn)，研究了水化反應(yīng)增強(qiáng)劑MixConverter在水泥砼路面中的應(yīng)用效果，試驗(yàn)結(jié)果表明，在砼中添加MixConverter，可明顯提高砼的抗壓與抗彎強(qiáng)度，有效防止砼塑性收縮開(kāi)裂的擴(kuò)展，顯著降低抗氯離子擴(kuò)散系數(shù)；并通過(guò)試驗(yàn)路的鋪筑進(jìn)一步證明了MixConverter對(duì)砼強(qiáng)度與開(kāi)裂的改善效果。

公路；水泥砼路面；水化反應(yīng)增強(qiáng)劑；抗壓強(qiáng)度；抗拉強(qiáng)度；開(kāi)裂

向水泥砼中摻添加劑是延長(zhǎng)水泥砼路面使用壽命最簡(jiǎn)單實(shí)用的手段。該文采用水化反應(yīng)增強(qiáng)劑MixConverter來(lái)改善傳統(tǒng)水泥砼配合比設(shè)計(jì)，提高傳統(tǒng)水泥砼的性能，延長(zhǎng)水泥砼路面的服務(wù)時(shí)間。

1　試驗(yàn)過(guò)程

1.1試驗(yàn)材料

水泥為42.5普通硅酸鹽水泥，其主要性能指標(biāo)如表1所示；細(xì)集料為湘江中砂；粗集料為粒徑5～31.5mm的級(jí)配碎石。

表1　水泥的主要性能指標(biāo)

MixConverter是一種不透明白色、非石油基、無(wú)毒、無(wú)臭、使用方便、中性環(huán)保的膠質(zhì)液體基質(zhì)。添加該材料能促進(jìn)砼的水化作用，在砼內(nèi)部形成一種微觀結(jié)構(gòu)，減少毛細(xì)孔和凝膠氣泡的體積、無(wú)塑性顆粒分離現(xiàn)象，加強(qiáng)水泥漿與骨料間的粘結(jié)，提高砼的密實(shí)度，形成一種堅(jiān)固、密實(shí)不滲水的結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)砼的整體強(qiáng)度及耐久性。其技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

1.2使用效果試驗(yàn)研究與評(píng)價(jià)

1.2.1砼配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)高等級(jí)水泥砼路面常用強(qiáng)度等級(jí)，按C40設(shè)計(jì)砼配合比，成型基準(zhǔn)砼試件M0，同時(shí)按水泥單方用量的0.2%、0.3%和0.4%摻入MixConverter（分別用M2、M3、M4表示），適當(dāng)調(diào)整水泥和砂、石材料用量，其配合比如表3所示。

表2　MixConverter的技術(shù)指標(biāo)

表3　砼試驗(yàn)配合比　kg/m3

1.2.2抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)

抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)均參照文獻(xiàn)［6］進(jìn)行，其中抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)采用尺寸為100mm×100mm ×100mm的非標(biāo)準(zhǔn)立方體試件，抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)采用尺寸為100mm×100mm×400mm的非標(biāo)準(zhǔn)棱柱體試件。分別測(cè)試其7、14和28d抗壓強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

由表4可知：維持砼坍落度基本不變，MixCon-verter的摻入，減少了砼單位用水量，增加了砼7、14 和28d抗壓強(qiáng)度及抗彎強(qiáng)度，起到了減水增強(qiáng)的作用。摻加0.2%MixConverter的M2試件的抗壓、抗折強(qiáng)度稍高于M0試件，摻加0.3%和0.4% MixConverter的M3、M4試件的7d抗壓強(qiáng)度比M0試件分別提高7.7%、12.8%，28d抗壓強(qiáng)度分別提高9.5%、13.4%，7d抗折強(qiáng)度分別提高9.6%、10.2%，28d抗折強(qiáng)度分別提高9.1%、11.8%。說(shuō)明在砼中摻MixConverter能明顯提高砼的早期和后期強(qiáng)度，且摻量越多強(qiáng)度提高越明顯。這是因?yàn)镸ixConverter在砼拌和過(guò)程中參與水化反應(yīng)，能促進(jìn)水化硅酸鈣凝膠的產(chǎn)生，使砼內(nèi)部形成更為致密的微觀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而提高砼的早期強(qiáng)度。此外，在砼養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，MixConverter還能使砼水化程度最大化，進(jìn)一步提高砼的密實(shí)度，使后期強(qiáng)度也明顯提高。

表4　砼坍落度和強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果

1.2.3抗裂性能試驗(yàn)

采用平板法進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)?zāi)＞邊⒖嘉墨I(xiàn)［7］、［8］的研究成果，結(jié)構(gòu)尺寸為600mm×900mm× 80mm。向模具內(nèi)澆筑砼，振搗、抹平后用塑料薄膜覆蓋，2h后用40W電風(fēng)扇對(duì)試件表面吹風(fēng)，24h后結(jié)束。記錄初裂時(shí)間，試驗(yàn)結(jié)束后統(tǒng)計(jì)裂紋數(shù)量、長(zhǎng)度與最大寬度。以平均開(kāi)裂面積a、單位面積開(kāi)裂數(shù)b和單位面積的總開(kāi)裂面積c3個(gè)指標(biāo)評(píng)定開(kāi)裂等級(jí)，a、b和c分別按式（1）、式（2）、式（3）計(jì)算。

a=∑Wi·Li/（2N）（1）式中：Wi為第i條裂縫的最大寬度（mm）；Li為第i條裂紋的長(zhǎng)度（mm）；N為總裂紋數(shù)。

b=N/A（2）c=a×b（3）開(kāi)裂評(píng)價(jià)等級(jí)分為四級(jí)，劃分準(zhǔn)則：1）只有非常細(xì)的裂紋；2）a＜10mm2；3）b＜10條/m2；4）c ＜100mm2/m2。若滿足劃分準(zhǔn)則中的4個(gè)條件，則為Ⅰ級(jí)；若滿足劃分準(zhǔn)則中的3個(gè)條件，則為Ⅱ級(jí)；若滿足劃分準(zhǔn)則中的2個(gè)條件，則為Ⅲ級(jí)；若一個(gè)也不滿足，則為Ⅳ級(jí)。Ⅳ級(jí)開(kāi)裂最嚴(yán)重。

基于強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)M0和M3、M4試件進(jìn)行平板抗裂試驗(yàn)，采用高倍顯微鏡連續(xù)觀測(cè)24h。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)M0試件4h后開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，試驗(yàn)結(jié)束后按式（1）～（3）計(jì)算，得a=3.02mm2，b= 4.23條/m2，c=12.77mm2/m2，開(kāi)裂等級(jí)為Ⅱ級(jí)。而添加MixConverter的M3與M4試件在試驗(yàn)過(guò)程中表面始終未出現(xiàn)裂縫。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)M0試件試件表面有泌水現(xiàn)象，而M3與M4試件表面未發(fā)生泌水（如圖1所示）。由此可見(jiàn)，摻加MixConverter能明顯改善砼的塑性開(kāi)裂性能。這是因?yàn)轫诺乃苄允湛s主要是由于砼表面的失水速度大于泌水速度造成的，添加MixConverter能減少砼泌水現(xiàn)象的發(fā)生，從而有效防止砼的塑性收縮開(kāi)裂。

圖1　試件開(kāi)裂情況

1.2.4抗氯離子滲透性試驗(yàn)

對(duì)砼耐久性來(lái)說(shuō)，除考慮水的滲透性外，還要考慮氯離子滲透引起的對(duì)砼的破壞和鋼筋的銹蝕。如：砼路面冬季下雪結(jié)冰時(shí)常撒除冰鹽，由于除冰鹽可與水泥的水化產(chǎn)物反應(yīng)生成易溶解的鹽，和鋁酸鈣水化產(chǎn)物反應(yīng)生成膨脹性很大的復(fù)鹽（C3A· CaCl2·10H2O），會(huì)使砼路面遭到破壞；海洋工程砼遭受海水中氯鹽的侵蝕時(shí)，也與氯離子的滲透有關(guān)。

參照J(rèn)TG/TB07-01-2006《公路工程混凝土防腐技術(shù)規(guī)范》，采用簡(jiǎn)單實(shí)用的RCM法進(jìn)行測(cè)量。選取M3試件作為對(duì)比試件，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。與M0基準(zhǔn)砼相比，M3砼的抗氯離子擴(kuò)散系數(shù)顯著降低。按ASTMC1202-94評(píng)價(jià)抗氯離子滲透能力，M0、M3分別為中和低。

表5　砼氯離子擴(kuò)散系數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

2　現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果研究

為了驗(yàn)證MixConverter的實(shí)際應(yīng)用效果，在廣東省某高速公路上鋪筑160m試驗(yàn)路。

2.1現(xiàn)場(chǎng)配合比設(shè)計(jì)與施工

現(xiàn)場(chǎng)施工的基準(zhǔn)水泥砼與摻MixConverter水泥砼的配合比及性能分別如表6、表7所示。在施工拌和過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，MixConverter試驗(yàn)段的新拌砼均勻、粘聚性良好，保水性較好、無(wú)離析現(xiàn)象，坍落度為35mm，砼能振搗密實(shí)。

表6　水泥砼基準(zhǔn)組的配合比及性能

表7　摻MixConverter水泥砼的配合比及性能

2.2現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

試驗(yàn)段施工完成后，對(duì)試驗(yàn)段路面的正面和側(cè)面進(jìn)行回彈測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果如表8所示。另外，在試驗(yàn)段路面中鉆芯取樣，芯樣表面集料級(jí)配良好，泥漿包裹較好，芯樣密實(shí)，芯樣劈裂抗拉極限強(qiáng)度為3.87MPa，換算成小梁抗折強(qiáng)度為6.07MPa。根據(jù)試驗(yàn)路檢測(cè)結(jié)果，路面沒(méi)有出現(xiàn)板塊斷裂及面板表面脫皮、印痕、裂紋和缺邊掉角現(xiàn)象。說(shuō)明在砼中摻MixConverter可明顯改善砼的強(qiáng)度與開(kāi)裂。

表8　路面回彈測(cè)試結(jié)果

3　結(jié)語(yǔ)

該文通過(guò)室內(nèi)抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗開(kāi)裂性能、抗氯離子滲透性試驗(yàn)驗(yàn)證MixConverter在水泥砼中的應(yīng)用效果，試驗(yàn)結(jié)果表明添加MixConverter后，砼的抗壓與抗彎強(qiáng)度明顯提高，塑性收縮開(kāi)裂的擴(kuò)展得到有效防止，抗氯離子擴(kuò)散系數(shù)顯著降低。試驗(yàn)路的鋪筑效果也進(jìn)一步證明在水泥砼中添加MixConverter可明顯改善砼的強(qiáng)度與開(kāi)裂性能，值得推廣應(yīng)用。

［1］ 梁軍林，王浩，張擎.養(yǎng)生溫濕度條件對(duì)路面水泥混凝土彎拉強(qiáng)度的影響［J］.公路交通科技，2011，28（11）.

［2］ 何小兵，申強(qiáng).PP纖維自密實(shí)混凝土早期強(qiáng)度特性與斷裂性能［J］.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013，41（3）.

［3］ 王稷良，田波，張擎.路面水泥混凝土的早期塑性開(kāi)裂性能［J］.公路交通科技，2012，29（4）.

［4］ 唐明，傅柏權(quán)，孫小巍.組成材料對(duì)混凝土早期塑性開(kāi)裂分形特征的影響［J］.沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，23（2）.

［5］ 申愛(ài)琴，朱建輝，王曉飛，等.聚合物改性超細(xì)水泥修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)物微裂縫的性能及機(jī)理［J］.中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2006，19（4）.

［6］ JTGE30-2005，公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［7］ 李麗，孫偉，劉志勇.用平板法研究高性能混凝土早期塑性收縮開(kāi)裂［J］.混凝土，2003（12）.

［8］ 岳愛(ài)軍，梁軍林.水泥混凝土路面塑性收縮開(kāi)裂機(jī)理與防治措施研究［J］.中外公路，2011，31（5）.

［9］ 許晨，王傳坤，金偉良.混凝土中氯離子侵蝕與碳化的相互影響［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2011，14（3）.

［10］ 張偉平，管小軍，任佳俊，等.環(huán)氧涂層對(duì)混凝土抗氯離子滲透性能的影響［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2008，11（3）.

［11］ 方永浩，余韜，呂正龍.荷載作用下混凝土氯離子滲透性研究進(jìn)展［J］.硅酸鹽學(xué)報(bào)，2012，40（11）.

［12］ 吳建華，張亞梅.混凝土抗氯離子滲透性試驗(yàn)方法綜述［J］.混凝土，2009（2）.

U416.216

A

1671-2668（2016）04-0092-03

2016-04-19