王進(jìn)勇，羅暉，王傳彪，李欣，王振宇

（1招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 400067；2重慶交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400074）

試驗(yàn)成型方法對(duì)碾壓混凝土性能的影響研究

王進(jìn)勇1，羅暉2，王傳彪2，李欣2，王振宇2

（1招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司，重慶 400067；2重慶交通大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶 400074）

碾壓混凝土路面的施工方法不同于普通混凝土路面，為了給工程提供更準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，碾壓混凝土的試驗(yàn)室成型方法也與普通混凝土不同，該文開(kāi)展了不同的試驗(yàn)成型方法對(duì)碾壓混凝土性能的影響研究。

碾壓混凝土；碾壓混凝土路面；成型方法；改制平板振動(dòng)器

0 引言

碾壓混凝土(Roller compacted concrete)是干硬性混凝土，相對(duì)于普通水泥混凝土，碾壓混凝土單位用水量和水泥用量都較少，而水泥用量的減少對(duì)于減少資源消耗及碳排放是有利的。碾壓混凝土路面（Roller compacted concrete pavement）是公路水泥混凝土路面的一種類型[1]，其施工成型方法不同于普通水泥混凝土路面，是將碾壓混凝土通過(guò)振動(dòng)碾壓機(jī)具壓實(shí)而成的路面。相對(duì)于普通水泥混凝土路面，碾壓混凝土路面具有材料造價(jià)低、機(jī)械化程度高、施工快速、可更早開(kāi)放交通等優(yōu)點(diǎn)[2]。

1 碾壓混凝土振動(dòng)壓實(shí)理論與模型

碾壓混凝土路面施工的碾壓部分包括初壓、復(fù)壓和終壓三個(gè)階段，《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》[3]（JTG∕T_F30）中規(guī)定復(fù)壓階段宜采用振動(dòng)碾壓。因此，振動(dòng)碾壓是碾壓混凝土路面施工工藝中重要的一環(huán)，或者說(shuō)碾壓混凝土路面的施工方法是基于振動(dòng)壓實(shí)現(xiàn)象的，相關(guān)解釋振動(dòng)壓實(shí)現(xiàn)象的理論[4]主要包括內(nèi)摩擦減小學(xué)說(shuō)、反復(fù)荷載學(xué)說(shuō)、交變剪應(yīng)變學(xué)說(shuō)、“液化”學(xué)說(shuō)等。

碾壓混凝土振動(dòng)壓實(shí)的過(guò)程，可以描述為振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)干硬性混凝土施加一系列的激振作用，促使干硬性混凝土材料顆粒之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，激振作用使得干硬性混凝土內(nèi)部顆粒間的摩擦力大幅度減小，在垂直壓力的作用下，干硬性混凝土內(nèi)部產(chǎn)生相互填充，其中的含氣量隨著振動(dòng)沖擊的作用而減少，干硬性混凝土的密實(shí)度隨之增加。

美國(guó)學(xué)者E.T.Seling和T.Syoo比較系統(tǒng)地研究了振動(dòng)壓路機(jī)的數(shù)學(xué)模型，在完全彈性的理論基礎(chǔ)上建立了 “振動(dòng)壓路機(jī)－被壓材料”系統(tǒng)兩個(gè)自由度的動(dòng)力學(xué)模型，并用振動(dòng)壓路機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了此模型[5]。

2 試驗(yàn)成型方法對(duì)碾壓混凝土性能的影響

公路碾壓混凝土的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)是工程施工和質(zhì)量驗(yàn)收的重要依據(jù)，由于碾壓混凝土是干硬性混凝土，其實(shí)驗(yàn)室試件成型方法與普通水泥混凝土相比具有特殊性。以強(qiáng)度試件為例，衡量公路碾壓混凝土性能的重要指標(biāo)是抗彎拉強(qiáng)度，《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》[7]（JTG E30）給出了路面碾壓混凝土抗彎拉試件的制作方法，成型設(shè)備采用頻率50Hz±3Hz，振幅1mm，質(zhì)量約25kg的改制平板振動(dòng)器。課題組為了研究試驗(yàn)成型方法對(duì)碾壓混凝土性能的影響，在改制平板振動(dòng)器基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制作了可調(diào)式改制平板振動(dòng)器[8]?？烧{(diào)式改制平板振動(dòng)器及配件如圖2所示，主要由扶手、振動(dòng)電機(jī)、底板、成型壓板、配重塊及套模等組成，可調(diào)式改制平板振動(dòng)器可以根據(jù)研究需要調(diào)整振動(dòng)壓實(shí)過(guò)程中的垂直壓力。

圖2 可調(diào)式改制平板振動(dòng)器及配件

研究過(guò)程中采用的碾壓混凝土抗彎拉試件成型方法包括：（1）可調(diào)式改制平板振動(dòng)器成型，在研究過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)配重塊變化改制平板振動(dòng)器的總重量，頻率50Hz±3Hz，振幅1mm，改制平板振動(dòng)器通過(guò)壓板壓在試樣表面振壓成型；（2）直接在試樣表面加配重塊，采用普通混凝土振動(dòng)臺(tái)成型。兩種成型方法成型示意圖分別如圖3、圖4所示。

圖3 可調(diào)式改制平板振動(dòng)器成型示意圖

圖4 普通混凝土振動(dòng)成型臺(tái)成型示意圖

研究所采用碾壓混凝土材料組成為：?jiǎn)挝挥盟?10kg/m3，水泥用量280kg/m3，砂率36%，采用絕對(duì)體積法計(jì)算各檔集料用量。對(duì)不同成型方法的成型效果和抗彎拉強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)果見(jiàn)表1。

從振實(shí)時(shí)間分析，相比普通混凝土振動(dòng)臺(tái)成型，改制平板振動(dòng)器成型法振動(dòng)壓實(shí)所用的時(shí)間更短，且隨著配重量的增加而縮減，成型效率更高；從表面出漿效果看，改制平板振動(dòng)器成型法的出漿效果更好；改制平板振動(dòng)器所成型的試件7d抗彎拉強(qiáng)度高于普通混凝土振動(dòng)臺(tái)成型的試件。

表1 成型方法與碾壓混凝土性能

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)室采用改制平板振動(dòng)器成型碾壓混凝土試件更接近于振動(dòng)壓路機(jī)的施工成型過(guò)程?？烧{(diào)式改制平板振動(dòng)器成型法與普通混凝土振動(dòng)臺(tái)成型法相比較，對(duì)于碾壓混凝土這類干硬性混凝土，即使是在混凝土表面垂直壓重相對(duì)稍低的情況下，改制平板振動(dòng)器成型法在成型效率、出漿效果和試件力學(xué)性能方面顯著優(yōu)于混凝土振動(dòng)臺(tái)成型方法。

[1]JTG/D40.公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]羅暉，王傳彪，黃煜鑌，等.用于農(nóng)村公路路面的碾壓混凝土技術(shù)[J].重慶建筑，2016（3），25-27.

[3]JTG/TF30.公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則[S].北京：人民交通出版社，2014.

[4]章建龍.水泥穩(wěn)定碎石振動(dòng)成型試驗(yàn)研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2008.

[5]肖海生，光明，董慶偉，等.振動(dòng)擊實(shí)法在半剛性基層施工中的應(yīng)用[J].中外公路，2012，32：67-70

[6]彭小林.路面基層碾壓混凝土工藝及性能研究[D].廣州：華南理工大學(xué)，2012.

[7]JTG/E30.公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部，2005.

[8]羅暉，王傳彪，李欣，等.可調(diào)式碾壓混凝土振動(dòng)成型儀[P].中國(guó)專利：ZL201621130059.3，2017-04-05.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

Influencesof Experimental Molding Method on Properties of Roller Compacted Concrete

The construction method for roller compacted concrete is quite different from that of the ordinary concrete.To provide more accurate referencedatafor theengineering,theinfluencesof different experimental molding methodson thepropertiesof roller compacted concretearestudied,for the experimental molding methodsfor roller compacted concretediffersfrom thosefor theordinary concreteaswell.

roller compacted concrete;pavement of roller compacted concrete;molding method;modified flat platevibrator

TU52

A

1671-9107（2017）10-0049-02

10.3969 ／j.issn.1671-9107.2017.10.049

2017-09-14

王進(jìn)勇（1970-），男，四川南充人，研究生，高級(jí)工程師，主要從事道路工程科研、設(shè)計(jì)與檢測(cè)工作。