引气剂在许尉高速公路滑模施工中的应用
蒋玲玲,王平安
(1.河南高速公路试验检测有限公司,河南郑州450042;2.河南中宇交通科技发展有限责任公司,河南郑州450016)
摘要:滑模施工技术施工速度快、工程质量高、规模大,现代化、智能化程度高。但是滑模施工技术中要求混凝土的工作性好,保证摊铺后混凝土边角稳定且不溜角塌边。文章通过对许尉高速公路滑模施工水泥混凝土配合比的设计,说明滑模施工水泥混凝土中应加入引气剂,通过试验证明加入引气剂可以增大混凝土拌和物的粘聚性,防止混凝土泌水离析,提高混凝土的匀质性,提高弯拉强度,降低弯拉弹性模量。
关键词:滑模施工;引气剂;含气量;弯拉强度
中图分类号:U416.216文献标识码:B
1概述
我国公路水泥混凝土路面建设发展速度很快,特别是滑模施工技术在高等级公路中的推广应用,使我国水泥混凝土路面的施工技术达到了世界水平。滑模施工技术施工速度快、工程质量高、规模大,现代化、智能化程度高。但是滑模施工技术中要求混凝土的工作性好,保证摊铺后混凝土边角稳定且不溜角塌边。《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30-2003)中要求:对有抗冻(盐)要求地区,各交通等级路面、桥面必须使用引气剂;无抗冻(盐)要求地区,二级及二级以上公路路面混凝土中应使用引气剂。规范要求新拌混凝土既要具有良好的工作性、和易性,又要具有足够的粘聚力,一般通过调整引气剂含量达到规范的要求。
2 引气剂在许尉高速公路水泥混凝土路面中的应用
滑模施工用混凝土配合比设计中应采用引气剂,引气剂不仅具有引气作用,而且还具有一定的减水作用。
引气剂可增大新拌混凝土的粘聚性,防止混凝土泌水离析,提高混凝土的匀质性;此外,引气剂产生的微气泡使混凝土拌和物中水泥浆的体积增大,使铺筑的混凝土路面表面光滑密实、平整度高、外观规矩。含气量适宜的引气混凝土,其弯拉强度可提高10%～15%,使弯拉弹性模量降低,减小干缩和温缩变形,改善路面混凝土的耐久性,延长路面的使用寿命,降低养护费用。
2.1 滑模施工用混凝土配合比设计
(1)原材料的选用
许尉高速公路滑模混凝土配合比设计所用水泥为新乡孟电水泥厂生产的普通硅酸盐水泥,强度等级为52.5。经检验该水泥符合《GB/T1346-2001》、《GB/T1345-1991》、《GB/T17671-1999》的要求。
集料采用质地坚硬、耐久、洁净的禹州碎石。经检验该碎石符合《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30-2003)中Ⅱ级集料的技术要求。所采用的集料配合比为,5～10mm∶10～20mm∶10～30mm=25%∶35%∶40%,混合料集料筛分结果见图1。砂子采用新密中砂,该砂为河砂。粉煤灰选用禹州粉煤灰,干排Ⅱ级粉煤灰,视比重2.12。
(2)引气剂、减水剂的选择
减水剂应采用减水率较高、坍落度损失较小、损失速率较慢的复合型减水剂。在选定减水剂时进行了减水剂与水泥的适应性检验。许尉高速公路滑模施工用混凝土配合比设计中选用3个厂家的减水剂,每种减水剂选用5个掺量进行减水率试验,得出饱和掺量。然后进行混凝土拌和物工作性和混凝土耐久性检验,经过试验筛选,最后确定采用LY-HS1高效减水剂。
引气剂应选用表面张力降低值大、水泥稀浆中气泡容量多而细密、泡沫稳定时间长、不溶残渣少的产品。经过试验筛选,选用LY-YQ引气剂。
LY-HS1高效减水剂与LY-YQ引气剂混合使用,其引气和减水效果均较好。
(3)JL-YS1高效减水剂与LY-YQ引气剂混合使用的引气、减水效果
JL-YS1高效减水剂含量与减水率试验结果见表1、图2所示。试验结果表明,减水率随减水剂掺量的增加而增加,LY-HS1高效减水剂的饱和掺量为1.1%,减水率33.9%。
2.2引气剂改善水泥混凝土路面的工作性和塑性
(1)引气剂剂量与含气量、坍落度的关系在水泥混凝土拌和物中掺加引气剂会产生大量微气泡,这些微气泡具有润滑作用,能增加引气混凝土的坍落度。LY-YQ引气剂剂量的增加与含气量、坍落度关系的试验结果见图3。
试验结果表明,随着混凝土含气量的增加,坍落度增大。由此可见,引气剂改善了混凝土拌和物的流动性和可塑性,使混凝土拌和物具有较好的易密性。
(2)含气量与振动粘度系数的关系
在混凝土中加入引气剂,随着含气量的增加,混凝土拌和物内部表面张力增加。混凝土含气量与振动粘度系数关系的试验结果见表3、图4。
试验表明,随着混凝土含气量的增加,拌和物粘聚性增加,振动粘度系数增加,有利于防止混凝土在运输、卸料、摊铺过程中发生离析和泌水现象。但是当含气量超过3%时,随着混凝土含气量的增加,振动粘度系数反而降低。
由于引气剂的加入使混凝土内部产生大量微珠,微珠的作用有利于混凝土拌和物较快地被振实,有利于防止滑模混凝土路面出现不光滑现象,使滑模施工过程中的混凝土可滑性、稳定性、易密性和可塑性大大改善,减少引气混凝土的泌水和离析现象,使混凝土的稳定性大大增加,可提高混凝土的抗破坏能力,延长路面的使用寿命。
2.3 引气剂可降低水泥混凝土路面的抗弯拉弹性模量在水泥混凝土中加入引气剂能降低水泥混凝土的抗弯拉弹性模量,试验结果见表4。
表4试验结果表明,掺加引气剂的水泥混凝土的抗弯拉弹性模量小,路面的柔性好,有利于降低路面材料的脆性和刚度,提高路面的行车舒适性。
2.4 引气剂在高速公路水泥混凝土路面中的应用
许昌至尉氏高速公路滑模摊铺混凝土所用的配合比为水泥∶粉煤灰∶砂∶碎石∶水∶LY-HS1高效减水剂∶LY-YQ引气剂=1∶0.168∶1.842∶4.059∶0.442∶0.010∶0.0001,该配合比室内28天的弯拉强度为7.13MPa。施工过程中控制引气剂的剂量和混凝土的含气量,混凝土在运输过程中未出现离析现象。从摊铺的效果上看,路面光滑密实、平整度高、外观规矩。同条件养生的混凝土弯拉强度试件,其弯拉强度均达到设计要求的5.0MPa。许尉高速公路于2005年11月通车,至今路面状况良好。
3 结语
在进行滑模摊铺混凝土路面的配合比设计中使用引气剂,从许昌至尉氏高速公路使用的效果来看,引气剂可增大混凝土拌和物的粘聚性,防止泌水离析,提高了混凝土的均质性。
引气剂的选用要考虑与其他外加剂的共溶性。本配合比选用了LY-YQ引气剂和五种减水剂复配,最后选择了LY-HS1高效减水剂。
在进行滑模混凝土摊铺施工时,所用原材料变化不宜过大,以免影响混凝土坍落度及振动粘度系数。引气剂掺量应准确,否则对混凝土的坍落度、振动粘度系数及抗弯拉强度均有较大影响。
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