混凝土配合比设计分析
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摘要： 使用复合外掺剂在水泥混凝土路面的使用中，具有良好的推广应用前景。在技术，经济上都是具有可操作性的，优点还有减少养护费用，延长路面使用寿命，有利于行车，减少能耗，提高安全性等良好的性能。本人结合多年的工作实践经验，谈了个人的看法观点。
关键词： 复合外掺剂； 水泥混凝土； 配合比设计； 技术性能
概述
随着我国经济的发展， 对道路交通条件的要求不断提高， 同时对其质量要求也愈来愈高。为满足社会对道路建设的要求， 必须采用路用性能可靠、技术经济性能良好的路面结构和路面材料， 其中水泥混凝土路面已成为在技术、经济等方面综合性能比较好的一个路面结构。然而却随着路面交通荷载的增加以及使用时间的延长， 目前水泥混凝土路面存在的不同层度弯拉开裂、冻融盐蚀脱皮以及维修养护成本较高等问题也亟需解决。目前一般的改性方法都只是在某一方面改善混凝土的性能，而水泥混凝土路面都是受到车载和环境的双重作用，力学破坏性和耐久性破坏是同时进行和相互促进的，在对材料单方面性能的改善有时并不是能很好地提高整体的路用性能，而改变混凝土的结构、材质，同时要提高混凝土的力学性能、耐久性能和柔韧性更是相当不容易。
在此提出了使用复合外掺剂来提高水泥混凝土路面技术性能的一个理念， 就是在水泥混凝土中掺入引气剂和超纤维复合外加剂，来以提高其综合性能。
1 复合外掺剂改善机理
超纤维经过拌和被打开并分散成无数单个纤维， 这些纤维各向均匀地分布于混凝土中， 在混凝土凝结的过程中， 由于纤维以单位体积内较大的数量均匀分布于混凝土内部， 犹如在混凝土中掺入大量的微细筋， 当水泥基体收缩时， 由于纤维这些微细配筋的作用而消耗了能量， 可有效地减少混凝土干缩所引起的微小裂缝， 提高混凝土的韧性。掺入超纤维不仅可以改善混凝土的工作性， 更重要的是， 在混凝土中加入超纤维后， 纤维能均匀分布在混凝土中形成一种立体乱向支撑体系， 分散混凝土的定向应力， 阻止混凝土中原生裂缝的发生和发
展， 消除或减少微裂缝的数量和长度， 大大提高混凝土的抗渗能力， 增强其韧性， 从而延长混凝土的使用寿命。
引气剂最早是为提高混凝土抗渗性、抗冻性、抗盐冻剥蚀性而使用的一种外加剂。其主要原理是： 引气剂引入的小气泡切断毛细管的通路， 降低毛细管作用， 从而提高混凝土的抗渗性。这些微气孔在冰冻过程中能释放毛细管内的冰晶膨胀压力，从而避免生成破坏压力， 减少和防止冻融的破坏作用， 提高混凝土的抗冻性。引气剂还可以提高混凝土的流动性， 同时降低拌和用水量。
本研究在水泥混凝土中按一定的配合比同时掺入引气剂及超纤维， 综合了两种外掺剂的性能优点， 以达到提高水泥混凝土路面综合性能的目的。
2 配合比设计
通过对大量试验数据的整理、分析， 可知随着引气剂用量的增加，混凝土的抗冻性将不断提高，但抗弯拉强度将降低，材料成本也将提高；超纤维含量的增加会使混凝土的抗弯拉强度提高，柔韧性也相应加大，但成本也随之增加。
为选择一个合适的施工配合比，技术人员做了不同的配合比试验， 并对试验数据做了大量的分析研究工作， 从经济性、实用性上考虑， 并结合工程的实际情况， 在达到预期的技术经济指标的情况下， 最终确定了复合外掺剂混凝土的施工配合比
3 制备工艺
复合外掺剂掺加工艺简单可行， 不用增加主要的机械设备， 在施工过程中， 按规定的配合比， 将碎石、沙、水泥放入搅拌机， 干拌10s左右； 再将已称好的超纤维均匀放入搅拌机， 干拌5s左右； 然后把稀释好的引气剂溶液（浓度为1%）均匀倒入搅拌机， 搅拌20s左右， 再加入已称好的水（应从总用水量中扣除引气剂溶液中的水）拌和。总拌和时间自全部料投入拌和机起不少于3min， 其他施工工艺基本上与普通混凝土相同。
需要说明的是， 考虑到加入超纤维后，由于纤维吸水，拌和物会显得干涩， 为保证施工的和易性需要增加水量，使W/C加大，而加入引气剂溶液后，由于会产生若干封闭的小气泡， 使拌和物流动性增加，故需减少用水量。而按表1的配合比，将二者同时加入，经过坍落度试验，发现混凝土的和易性基本不变。
4 技术性能研究
经对新拌复合外掺剂混凝土拌和物进行工作性试验，对硬化后复合外掺剂混凝土进行力学试验，得出如下结果：
a）复合外掺剂混凝土的粘聚性非常好，没有泌水现象，较普通水泥混凝土其和易性更好；
b）掺加复合外掺剂时，合理掺量下（如表1）普通混凝土的基本配合比无需改变；
c）随着超纤维用量的增加，试件的抗弯拉强度会不断增大， 试验中随超纤维含量的增加（0.7kg/m3～1.1kg/m3），混凝土的抗弯拉强度较普通水泥混
凝土能提高6.7%～42.6%左右；
d）引气剂可以显著提高混凝土的抗冻性，随着引气剂用量增加至7/105～9/105（引气剂与水泥用量的比值），混凝土的抗冻性指标较普通水泥混凝土
能提高18.9%～34.4%左右；
e）在混凝土中掺入复合外掺剂后，相同应力水平条件下复合外掺剂混凝土的疲劳寿命高于普通混凝土；不同应力水平下复合外掺剂混凝土的抗疲劳性能较普通水泥混凝土能提高2～7倍；
f）复合外掺剂混凝土的抗压强度较普通水泥混凝土有所降低，但降低幅度不大（3.0%～8.0%），完全满足路面混凝土的使用要求；
g）分析复合外掺剂混凝土压折比（抗压强度与抗折强度的比值）可以得出， 随着外掺剂掺量的增加，复合外掺剂混凝土的脆性持续下降，而柔性增大，逐渐向一种柔韧性材料转化。
5 野外试验路
在室内试验的基础上，进行了野外试验，并铺筑了试验路，由此得出：
a）通过实体工程应用，研究总结出了一套切实可行的复合外掺剂（超纤维与引气剂）混凝土施工工艺、质量控制方法及标准；
b）经现场施工研究表明，复合外掺剂掺加工艺简单可行， 混凝土施工和易性优良，路面施工不用增加主要机械设备，材料成本只提高6.3%；
c）复合外掺剂混凝土的抗疲劳性能提高2～7倍,抗弯拉强度提高30%左右， 抗冻性提高23%左右。
对试验路路况观测结果表明：试验路路况良好，无任何早期损坏现象。
6 应用前景分析
复合外掺剂混凝土的路用性能优良，路面的使用寿命更长，使的路面日常养护费用明显的减少，降低了路面全寿命周期成本，提高了路面行驶质量，既可以减少养护费用， 延长使用寿命， 又有利于行车、减少能耗、提高安全及舒适性，对提高公众对政府工作的满意度，更有利于社会的和谐，能创造更好的社会经济效益。
结束语
我们在使用复合外掺剂来提高水泥混凝土路面使用性能，不论是技术上还是经济上均可操作。掺加复合外掺剂来增加的投资仅占工程建设总投资的很少一部分，但从长久的使用性能而言和社会经济效益方面来看，实际上节省了国家的许多的资源和资金，相关的施工、生产和运输部门均可从中的益，社会经济效益也会产生的相当的可观，符合创建节约型社会的一个潮流，具有良好的推广应用前景。
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