道路硅酸鹽水泥的性能與推廣應(yīng)用
2006-04-29 00:00
摘要：本文介紹了道路硅酸鹽水泥的技術(shù)特性以及在水泥混凝土路面的應(yīng)用，對(duì)目前國(guó)內(nèi)外道路硅酸鹽水泥的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了比較，介紹了廣東省唯一的道路硅酸鹽水泥生產(chǎn)企業(yè)花東水泥二廠所生產(chǎn)的道路硅酸鹽水泥的性能測(cè)試情況，并與國(guó)內(nèi)其他生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了比較。
關(guān)鍵詞：道路硅酸鹽水泥；耐磨性；干縮性
1 前言
隨著公路交通現(xiàn)代化建設(shè)的快速發(fā)展，發(fā)展水泥混凝土路面已經(jīng)放到道路建設(shè)的重要位置。由于混凝土路面比瀝青路面具有使用壽命長(zhǎng)、施工簡(jiǎn)單、維修費(fèi)用低的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)還具有良好的耐磨性和抗沖擊性特點(diǎn)，因此在世界各國(guó)廣泛采用。世界發(fā)達(dá)國(guó)家在高級(jí)、重交通道路上的水泥路面發(fā)展較快，如英國(guó)新建干線公路水泥路面占55%，美、法、德國(guó)高速公路中水泥路面各占40%、30%、30%。
和迅速發(fā)展的公路建設(shè)相比，我國(guó)道路水泥的發(fā)展卻相對(duì)遲緩。廣東省的公路建設(shè)發(fā)展是位居全國(guó)首列的，據(jù)報(bào)道，至2005 年12 月28 日粵贛、渝湛粵境段、西部沿海珠海的三條公路同日通車，廣東省高速公路建設(shè)實(shí)現(xiàn)歷史性突破，全省高速公路通車?yán)锍掏黄?100 公里，位居全國(guó)第二。與快速發(fā)展的公路建設(shè)相反的是廣東省道路水泥的發(fā)展卻相當(dāng)滯后，全省只有花都區(qū)花東水泥二廠一家企業(yè)具有生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥的生產(chǎn)資質(zhì)，公路建設(shè)大都采用普通硅酸鹽水泥。目前不少的公路混凝土路面早期損壞嚴(yán)重，除與施工質(zhì)量有關(guān)外，還與施工部門對(duì)路用水泥的品質(zhì)了解不多，重視不夠，控制不嚴(yán)很有關(guān)系，特別是在高等級(jí)公路工程。
本文對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外道路水泥的現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，并選擇了花東水泥二廠生產(chǎn)的海鷹牌42.5 道路硅酸鹽水泥與其它道路水泥進(jìn)行性能比較，籍此介紹道路硅酸鹽水泥的要求與特點(diǎn)，從而推動(dòng)我省道路水泥的應(yīng)用與發(fā)展。必須明確的是，對(duì)路用水泥品質(zhì)的要求與規(guī)定，是保證獲得優(yōu)質(zhì)、耐久的路面混凝土的重要因素。不是任何一種水泥或任何規(guī)定品種的水泥都能用來建設(shè)路橋的，對(duì)路用水泥的要求太放松，對(duì)發(fā)展高等級(jí)公路水泥混凝土路面和保證工程質(zhì)量是十分不利的。
2 國(guó)內(nèi)外道路水泥的發(fā)展情況
2.1 國(guó)外道路水泥發(fā)展情況
根據(jù)中國(guó)建材研究院的研究報(bào)告，國(guó)外從20 世紀(jì)50 年代初就開始了道路硅酸鹽水泥的研究工作。如日本在《高速公路設(shè)計(jì)要領(lǐng)》中規(guī)定了混凝土路面板可采用中熱水泥、道路水泥，對(duì)路用水泥提出了礦物組成、凝結(jié)時(shí)間及抗折強(qiáng)度的要求。在歐洲混凝土道路的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐中，法國(guó)、捷克、瑞典、德國(guó)都對(duì)路用水泥作出了礦物組成、組份含量等特殊要求，從而改善水泥的某些性能。而羅馬尼亞則是目前國(guó)際上唯一專門生產(chǎn)道路水泥的國(guó)家，并制訂了比波特蘭水泥要求更高的標(biāo)準(zhǔn)要求。
上述情況說明世界各國(guó)對(duì)路用水泥的選擇都十分重視，而不是人們所想象的不論什么水泥都用來鋪筑路面。
2.2 我國(guó)道路水泥的發(fā)展與要求
我國(guó)從20 世紀(jì)50 年代開始研究道路水泥，并最終于1992 年制訂了第一個(gè)道路水泥國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13693-92《道路硅酸鹽水泥》，將道路水泥作為一個(gè)專門品種生產(chǎn)，并與2005 年對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂。
表1 列出了現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB13693-2005 對(duì)道路水泥各項(xiàng)指標(biāo)要求與我國(guó)五大通用水泥中的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥進(jìn)行對(duì)比。
從表1 可見，道路硅酸鹽水泥的技術(shù)要求要高于同等級(jí)的通用水泥，其主要特點(diǎn)體現(xiàn)為對(duì)混凝土耐久性及質(zhì)量影響重要的理化指標(biāo)與通用水泥相同甚至嚴(yán)于通用水泥，如凝結(jié)時(shí)間、比表面積、MgO、SO3、安定性等，同時(shí)又區(qū)別于通用水泥，體現(xiàn)出早強(qiáng)、高抗折強(qiáng)度，干縮小、耐磨性好及脆性小的優(yōu)良性能。道路水泥的性能與其化學(xué)成份和礦物組成有著密切的關(guān)系，其最主要的特殊性能是耐磨性和干縮性。由于水泥熟料中主要礦物的耐磨性能按下列順序排列：C4AF>C3S>C2S>C3A，而收縮率為：C3A>C3S>C4AF>C2S，因此道路水泥標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定了水泥熟料中C4AF 和C3A 含量，以保證生產(chǎn)出耐磨性能好、干縮率低的道路硅酸鹽水泥。
從目前生產(chǎn)情況看，我國(guó)生產(chǎn)道路硅酸鹽水泥的企業(yè)有近100 家，其中包括間斷生產(chǎn)和長(zhǎng)期生產(chǎn)的廠家。
在1999 年以后，我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)快速發(fā)展，道路水泥的產(chǎn)量逐年增加，在高速公路、機(jī)場(chǎng)、橋梁和隧道得到廣泛的應(yīng)用。2005 年交通部發(fā)布實(shí)施的《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》明確提出特重、重交通路面應(yīng)優(yōu)先采用道路硅酸鹽水泥，這一規(guī)定無(wú)疑將為道路水泥的推廣應(yīng)用提供更廣闊的空間。
3 道路水泥的性能比較
由表2、3 可以看出，我省花東水泥二廠所生產(chǎn)的道路硅酸鹽水泥熟料與國(guó)內(nèi)其他主要生產(chǎn)廠家的熟料質(zhì)量水平接近，C4AF 含量較高，完全符合道路硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)對(duì)熟料的要求。由于高等級(jí)公路要具有高抗折強(qiáng)度、耐磨性好、低收縮等特點(diǎn)，因此對(duì)于水泥的要求也相應(yīng)嚴(yán)格?！豆匪嗷炷谅访媸┕ぜ夹g(shù)規(guī)范》中特重交通路面對(duì)于水泥抗折強(qiáng)度的要求3 天和28 天分別為4.5 和7.5，抗壓強(qiáng)度為25.5 和57.5，從上述要求來看，花東水泥二廠生產(chǎn)的水泥完全符合特重交通路面對(duì)水泥的質(zhì)量要求。另外，由于特殊的熟料組成，使得道路水泥的水化熱低，經(jīng)測(cè)試，道路水泥的水化熱達(dá)到中熱水泥的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于減少施工中由于水化熱引起的溫差變形而導(dǎo)致混凝土裂縫具有重要作用。同時(shí)，道路水泥嚴(yán)格規(guī)定生產(chǎn)所用混合材只能是一級(jí)粉煤灰或粒化高爐礦渣、電爐磷渣，使得道路水泥具有良好的施工性能和抗侵蝕性能。
檢測(cè)結(jié)果表明，道路水泥具有良好的抗硫酸鹽侵蝕性能，抗蝕系數(shù)高于通用水泥，對(duì)于抵御周圍介質(zhì)對(duì)混凝土路面侵蝕具有重要作用。
4 道路水泥的應(yīng)用
道路水泥在路面混凝土的應(yīng)用性能及使用效果歸納起來可包括以下內(nèi)容：
⑴拌和物和易性好，不離析、不泌水，凝結(jié)時(shí)間合理，施工操作方便；
⑵早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)迅速，可縮短拆模時(shí)間，切縫時(shí)間提前，加快施工速度；
⑶高抗折強(qiáng)度和低抗折彈性模量，是高等級(jí)公路、機(jī)場(chǎng)混凝土路面用的優(yōu)良水泥品種；
⑷低收縮性使得路面出現(xiàn)收縮裂縫的可能性降低；
⑸耐磨性好，從已有路面使用情況看，道路水泥混凝土路面密實(shí)性好，耐磨性明顯優(yōu)于普通水泥混凝土路面；
⑹優(yōu)良的性價(jià)比。配制相同等級(jí)混凝土，每立方米混凝土可少用20～40 公斤水泥，經(jīng)濟(jì)效益明顯。
5 結(jié)論
⑴道路水泥作為一個(gè)專用的水泥品種，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，無(wú)論從生產(chǎn)技術(shù)還是配套標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)比較成熟。由于廣大的道路施工部門對(duì)于道路水泥不了解，使得目前大部分混凝土路面用水泥仍然是普通硅酸鹽水泥，從而也限制了道路硅酸鹽水泥的進(jìn)一步發(fā)展。
⑵公路水泥混凝土路面對(duì)水泥的要求是非常嚴(yán)格的，不是隨便什么品種的水泥都可以使用，對(duì)于路用水泥的選擇必須嚴(yán)格按照技術(shù)要求進(jìn)行。
⑶我省花東水泥二廠生產(chǎn)的道路硅酸鹽水泥產(chǎn)品性能與國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)企業(yè)水平相當(dāng)，完全可以滿足高等級(jí)公路甚至是特重交通路面對(duì)水泥的質(zhì)量要求，應(yīng)加大對(duì)道路水泥的推廣及應(yīng)用宣傳力度。
⑷無(wú)論是水泥生產(chǎn)企業(yè)，還是道路施工部門，應(yīng)該加強(qiáng)相互間的溝通與交流，共同促進(jìn)道路水泥的應(yīng)用與發(fā)展。
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