引氣劑在混凝土路面滑模施工中的應(yīng)用

　　摘　要:結(jié)合水泥混凝土路面滑模施工工程,討論引氣劑在水泥混凝土路面工程中的作用,分析道路混凝土使用引氣劑的經(jīng)濟(jì)效益,提出道路引氣量的施工控制技術(shù),工程實(shí)例證明引氣混凝土是技術(shù)上可行且經(jīng)濟(jì)上合理的路面結(jié)構(gòu)體。

　　關(guān)鍵詞:引氣劑;水泥混凝土;路面工程;滑模施工

　　1　引氣劑在水泥混凝土路面工程中的作用機(jī)理

　　1.1　改善道路混凝土工作性和流變性
　　由于引氣劑具有減水作用,在混凝土中產(chǎn)生大量直徑在微米量級(jí)的微氣泡具有潤(rùn)滑作用,使引氣混凝土塌落度增加。試驗(yàn)證明,隨著混凝土含氣量的增加,坍落度線性增大。引氣劑改善了新拌混凝土的靜態(tài)流動(dòng)性和可塑性,具有較好的易密性?；炷林屑尤胍龤鈩?隨著含氣量的增加,新拌混凝土內(nèi)部表面張力增加,拌和物粘聚性增加,振動(dòng)粘度系數(shù)增加,有利于防止混凝土在運(yùn)輸、卸料、攤鋪過(guò)程中發(fā)生離析和泌水現(xiàn)象。工程實(shí)踐證明:

　?、俸瑲饬砍^(guò)3%時(shí),混凝土內(nèi)部表面張力仍在上升,而氣泡的特殊效益的作用更大,導(dǎo)致振動(dòng)粘度系數(shù)下降;

　?、谖⒅樽饔糜欣谛掳杌炷凛^快地被振搗密實(shí),易密性提高,有利于防止滑?；炷谅访娉霈F(xiàn)麻面現(xiàn)象。引氣混凝土的可滑性、穩(wěn)定性、易密性和振動(dòng)流變性能大大改善;

　?、垡龤鈩┗炷恋拿谒碗x析減少,表明其具有較大的內(nèi)聚性,混合料的穩(wěn)定性大大增加,施工得到的混凝土勻質(zhì)性將更好,有助于改善硬化后的混凝土力學(xué)性能、路面板的抗破壞能力及耐久性。從工程實(shí)踐可知,道路混凝土往往要求在低流動(dòng)性和小坍落度條件下施工,其密實(shí)度受工作性優(yōu)劣的影響比其他大流動(dòng)性混凝土要大得多,由此說(shuō)明提出道路混凝土廣泛使用引氣劑是很有必要的。

　　1.2　降低道路混凝土抗折彈性模量

　　從實(shí)驗(yàn)得知,混凝土加入引氣劑,隨著含氣量的增加,混凝土的抗折彈性模量下降較快。由此可以看出,對(duì)道路混凝土的剛性路面來(lái)說(shuō),在不降低抗折強(qiáng)度的條件下,降低材料的剛性和增加其柔韌性,解決剛性與強(qiáng)度之間的矛盾,只有摻加引氣劑才能夠?qū)崿F(xiàn)。降低混凝土路面抗折彈性模量的優(yōu)點(diǎn):①當(dāng)荷載、干濕、溫度等引起的翹曲變形一定時(shí),混凝土路面板內(nèi)產(chǎn)生的彎曲疲勞應(yīng)力水平低,翹曲循環(huán)破壞的幾率小,有利于保持各種因素作用的路面完好率;②當(dāng)荷載應(yīng)力一定時(shí),抗折彈性模量小,彎拉應(yīng)變大,路面的柔韌性好,有利于降低材料脆性、混凝土路面剛度,提高道路的行車(chē)舒適性。

　　1.3　減少道路混凝土干縮變形

　　道路混凝土的干縮變形一般占溫度和濕度應(yīng)變的大部分,因此混凝土的變形性質(zhì)僅指其干濕變形。在控制混凝土的水泥用量和坍落度的條件下,從實(shí)驗(yàn)可知,由于引氣劑的減水作用,使單位用水量減少,混凝土28 d的干縮存在一個(gè)低谷,大約在含氣量2%~4%時(shí),干縮變形現(xiàn)象明顯減小,6%的含氣量與非引氣劑混凝土干縮變形相同,符合國(guó)內(nèi)外的一般實(shí)驗(yàn)規(guī)律。分析其試驗(yàn)現(xiàn)象可知:①含氣量在4%以內(nèi),混凝土的干縮變形取決于單位用水量和水灰比。在50%的相對(duì)濕度條件下,硬化混凝土干縮產(chǎn)生的原因是由于水分從水泥漿中毛細(xì)孔散失,毛細(xì)孔水分的表面張力對(duì)孔壁所產(chǎn)生的拉力所致。單位用水量大,保留在毛細(xì)孔中的水分多,可供散失的水分多,則干縮大,反之干縮變形小;②含氣量超過(guò)6%時(shí),毛細(xì)孔水分散失的速度不取決于單位用水量,而是逐漸決定于氣泡的間隔厚度,即氣泡間距大大減小,水分散失速度加快,干縮變形因含氣量太大而增加;③在6%含氣量范圍內(nèi),干縮變形均不會(huì)比非引氣混凝土大;④干縮變形最小的含氣量為2%~4%,與抗折強(qiáng)度峰值基本一致,兩者均具有一個(gè)最佳含氣量,有利于控制兩者同時(shí)達(dá)到。

　　1.4　減少混凝土熱擴(kuò)散系數(shù)和熱傳導(dǎo)系數(shù)

　　混凝土的溫度變形比干縮變形小一個(gè)數(shù)量級(jí)。從國(guó)外的研究可知,若含氣量增加,則混凝土的熱擴(kuò)散系數(shù)和熱傳導(dǎo)系數(shù)減小。研究成果表明,對(duì)于暴露在日照下的水泥路面結(jié)構(gòu),采取減少混凝土溫升應(yīng)力和溫度翹曲變形是有利的。我國(guó)現(xiàn)行水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定,確定路面厚度時(shí)78中國(guó)農(nóng)村水利水電•2005年第8期必須考慮由于溫度翹曲應(yīng)力疲勞對(duì)路面使用性能的影響。因此,在水泥混凝土滑模攤鋪過(guò)程中,摻入引氣劑,勢(shì)必使路面混凝土的熱擴(kuò)散系數(shù)及熱傳導(dǎo)系數(shù)變小。結(jié)果,在強(qiáng)烈日照條件下,將高熱量阻隔在路面結(jié)構(gòu)以外,無(wú)疑將減少溫度翹曲變形和計(jì)算溫度疲勞應(yīng)力值,改善了路面結(jié)構(gòu)的耐熱性,對(duì)延長(zhǎng)水泥混凝土路面的使用壽命是有益的。

　　1.5　引氣混凝土可滿足設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度和施工抗折強(qiáng)度保證率要求從工程實(shí)驗(yàn)可知:①引氣礫石混凝土抗折強(qiáng)度與含氣量之間表現(xiàn)為二次方關(guān)系;②抗折強(qiáng)度較高時(shí)的含氣量大約為3%~6%;③引氣與不引氣的礫石混凝土抗折強(qiáng)度相比,抗折強(qiáng)度可提高15%~20%。工程實(shí)踐證明,上述試驗(yàn)結(jié)果在一般的混凝土強(qiáng)度范圍內(nèi)具有普遍性,是引氣混凝土材料的基本規(guī)律。特別是礫石混凝土提高抗折強(qiáng)度極為困難的條件下,引氣混凝土抗折強(qiáng)度可提高15%~20%,使道路混凝土不僅滿足設(shè)計(jì)抗折強(qiáng)度的要求,而且滿足一定的施工強(qiáng)度保證率,提供了一種經(jīng)濟(jì)合理且簡(jiǎn)易可行的方法。引氣混凝土的抗折強(qiáng)度為什么可以有較大的提高?其理由是:①混凝土的抗折破壞主要是受彎拉應(yīng)力控制,而彎拉應(yīng)力對(duì)混凝土界面結(jié)構(gòu)和勻質(zhì)性更敏感;②含氣量在3%~5%時(shí),由于水泥漿總體積增大,工作性改善,離析和泌水減少,引氣混凝土均勻性高,抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度