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水泥混凝土路面的组成与性能是什么?

作者:马清浩来源:水泥混凝土外加剂550问 浏览次数: 日期:2012-09-21

水泥混凝土道路的断面由面层、基层、垫层和路基构成。其中的面层是由水泥、水、粗集料、细集料,以及矿物外加剂和少量的化学外加剂拌合而成的混凝土混合料,经浇筑或碾压成型,通过水泥的水化、硬化,形成具有一定强度的混凝土板构成。面层混凝土板的厚度一般为18~25cm,主要有素混凝土和钢筋混凝土两种。

与沥青混凝土路面相比,水泥混凝土路面强度高、刚度大、板体性能好,所以称为“刚性路面”。水泥混凝土的弹性模量为(2.5~4.0)×104MPa,路面混凝土的抗弯拉强度达4.0~5.5MPa,抗压强度达30~40MPa。因此水泥混凝土路面具有较高的承载能力和扩散荷载的能力,适合于重载、交通量大的道路;水泥混凝土路面的水稳定性和温度稳定性均优于沥青混凝土,其耐久性好,使用寿命长,沥青混凝土路面一般使用年限为5年,而水泥混凝土路面可达到20~40年,特别在水侵蚀环境中能保持良好的通行能力,适用于气候条件差或路基软弱的地区。水泥混凝土路面平时的维修保养量比较小,虽然初期投资较沥青混凝土路面高,但使用寿命长,考虑长年使用期的维修费用,水泥混凝土路面在经济上具有明显的优势。

水泥混凝土路面呈脆性,刚度大,变形性能差,不能吸收由于温度等因素引起的变形,所以水泥混凝土路面需要在横向、纵向设置伸缩缝和施工缝,影响路面的连续性和平整性,且刚性的路面吸收震动和噪声的能力低,影响行车舒适性;同时水泥混凝土路面对超载比较敏感,一旦外荷载超过设计的极限强度,混凝土板便会出现断裂,其修补工作也较沥青混凝土路面困难。从施工性能来看,水泥混凝土需要较长时间的养护,除碾压混凝土外,不能立即开放交通,一般铺筑后要经过14~21d才能使用。

为改善水泥混凝土路面的变形性能和抗冻性,目前采用较多的方法是加入引气剂,使混凝土中微小的、独立的、封闭孔隙含量大约达到4%~6%,可在某种程度上降低混凝土的脆性。此外,各国在路面混凝土中大多掺入粉煤灰,掺量为胶结材料的20%~40%,优质的粉煤灰是球形的微粒,可改善混凝土的和易性,减少用水量,使混凝土干燥收缩小,并可降低早期水化热,减少温度裂缝,有抑制碱集料反应的效果,可改善路面混凝土的不透水性和化学稳定性。虽然掺粉煤灰后混凝土的早期强度可能降低,但由于其火山灰反应使其长期强度可增加。所以,粉煤灰是一种理想的路面混凝土矿物外加剂。

水泥混凝土路面的耐久性是一个需要重点考虑的性能。水泥混凝土路面在长期使用过程中能否抵抗水压力、温度变化以及各种侵蚀性介质的作用,保持其强度和表面完好性等均属于耐久性的范围。引起水泥混凝土路面破损的主要因素有水的渗透、冻融循环造成的表面剥落、收缩开裂、碱-集料反应引起的裂缝以及钢筋混凝土中的钢筋生锈造成的表面剥落、开裂等破坏形式。而混凝土本身的密实程度、孔结构是影响耐久性的重要因素。混凝土是一种多孔、多相、非均质复合材料,内部存在着许多连通孔隙、微裂缝等结构缺陷,这种缺陷数量越多,水分和各种侵蚀性介质越容易渗透到内部,将对水泥凝胶体造成溶蚀及其他化学侵蚀。同时,对抗冻性也不利。因此提高水泥混凝土的密实程度是提高耐久性的重要措施。

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