影响道路混凝土耐磨性的因素
道路水泥混凝土路面在行车承载和车轮的作用下,重复受到磨耗和冲击的双重作用。其的作用过程首先是混凝土表面砂浆层被磨损、磨蚀严重后,混凝土中的粗骨料逐渐暴露并失去砂浆的保护,这一过程表现的主要形式为磨耗。
当混凝土中的上层粗骨料大部分暴露后,在行车承载的冲击下,粗骨料发生松动现象而使混凝土表面形成砂浆孔穴,这一过程称为冲击破坏过程。混凝土路面在如此重复的作用下,混凝土路面的厚度逐渐减薄,丧失结构能力,从而发生断裂、缺边掉角等破坏现象。
道路混凝土耐磨性高低,不仅与原材料的品种、质量、配合比、施工质量等因素有关,而且与混凝土抗压强度、混凝土砂率和粗骨料最大粒径等密切相关。
一、混凝土抗压强度
通过大量的混凝土磨损系数实验标明,混凝土的抗压强度与磨损系数相互间存有着一定的相关关系。混凝土抗压强度越高,磨损系数成指数关系下降。实验结果还表明,保持砂浆和骨料耐磨系数的一致性,才干使混凝土的耐磨性到达最佳状态。所以,水泥砂浆的强度是提升混凝土路面抗磨性的关键。
二、混凝土砂率大小
一般来说,混凝土中的砂率低,粗骨料占有的体积大,在混凝土强度较低的情况下,其耐磨性主要由粗骨料承担,对混凝土路面是有利的。但通过试验表明,在水泥用量为400kg/m3以下的情况下,磨损系数随着砂率的减小而降低;但当水泥用量为450kg/m3以上时,磨损系数曲线变化为凹形曲线。这种情况在每立方米混凝土水泥用量越多时更加明显。试验结果表明:在水泥用量超过450kg/m3以上后,砂率在30%左右,磨损系数达最小值。
三、粗骨料最大粒径
混凝土骨料在行车冲击承载的作用下的破坏,不仅与混凝土的抗压强度和抗折强度有着密切的关系,而且骨料的粒径大小也是不可忽视的重要指标。当采用每立方米的水泥用量和水灰比一定时,改变混凝土中的粗骨料最大粒径,进行磨损系数试验,其试验结果如图5-5所示。
试验结果表明,不管单位体积混凝土中的水泥用量多少,磨损系数随骨料粒径的变化呈凹形曲线的变化规律,即有最小值。分析产生的原因,当粗骨料粒径较小时,较低强度的砂浆起着抗磨的主要的作用,因此混凝土的耐磨损性能较低;当粗骨料粒径较大时,较高强度的粗骨料起到控制的作用,但粗骨料的粒径过大容易产生剥落,因此,耐磨性水泥混凝土有一个最佳粒径。
诉通过公路工程的实践证明,要提高水泥混凝土路面的耐磨性,应充分重视混凝土材料的选择,在进行混凝土配合比组成设计的同时,还应当着重考虑以下几个方面:
①采取各种技术措施,尽量提高混凝土的抗压强度,使混凝土路面均匀受磨损;
②要选择最佳粗骨料粒径,使粗骨料的最大粒径适宜,最大粒径应控制在20~25mm范围内;
③水泥砂浆的粘结力比较大,比砂浆耐磨性高的粗骨料面积要大,即要选择适宜的粗骨料种类和砂率;
④采取措施提高水泥砂浆的抗磨耗性能。