水泥混凝土破壞機(jī)理及提高其強(qiáng)度措施

PAGE淺析水泥混凝土破壞機(jī)理及提高其強(qiáng)度措施水泥混凝土路面因具有養(yǎng)護(hù)成本低，承載力高而被較多地運(yùn)用于礦產(chǎn)資源豐富的地區(qū)道路結(jié)構(gòu)中。但通過考察滁州市近幾年修建的砼路面工程的施工現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)砼路面的配合比設(shè)計(jì)中的水泥用量呈不斷上升趨勢，而砼的抗折強(qiáng)度提高有限。本人通過學(xué)習(xí)G104線明光北段改建工程質(zhì)量管理及該工程的采用低劑量水泥實(shí)現(xiàn)高抗折強(qiáng)度的相關(guān)資料后，淺析水泥混凝土路面的破壞機(jī)理，結(jié)合自己幾年來在工程施工中的見聞謹(jǐn)提出提高砼路面的抗折強(qiáng)度措施，以期得到市局各位領(lǐng)導(dǎo)、專家、同行的指正。水泥混凝土破壞機(jī)理分析水泥混凝土在正常受力狀態(tài)下應(yīng)力分析砼作為道路面層，其受車輛荷載和溫度變化而產(chǎn)生的應(yīng)力作用，既向下部路面結(jié)構(gòu)傳遞路表荷載作用力，又要抵抗由于路表向下的變形在砼板底部產(chǎn)生的拉應(yīng)力。因此，對砼的質(zhì)量控制只能體現(xiàn)在抗壓和抗折強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)。1.1.1砼在壓應(yīng)力狀態(tài)下的應(yīng)力分析抗壓試驗(yàn)時(shí)砼受力狀態(tài)如圖-1，產(chǎn)生的壓應(yīng)力為δ=。Pδ=（P為壓力，A為試塊面積）P圖-11.1.2砼在拉應(yīng)力受力狀態(tài)下的應(yīng)力分析抗折試驗(yàn)時(shí)在砼梁的下緣產(chǎn)生拉應(yīng)力，拉應(yīng)力為δ=其受力狀態(tài)如圖-2。δδδ=（P為砼梁受壓力，L位梁兩支點(diǎn)間距，b、h為梁寬和高）圖-21.2砼在極限破壞時(shí)受力狀態(tài)分析1.2.1抗壓試驗(yàn)抗壓試驗(yàn)時(shí),砼達(dá)到極限破壞前,在砼單元體上形成豎向單項(xiàng)應(yīng)力狀態(tài),將產(chǎn)生最大剪切應(yīng)力τmax和最大壓應(yīng)力δmax。如圖-3。δmaxτmaxτmaxδmaxδ圖-3δmax=τmax==抗折試驗(yàn)抗折試驗(yàn)時(shí)，砼達(dá)到極限破壞前,在砼單元體上形成水平單項(xiàng)應(yīng)力狀態(tài),將產(chǎn)生最大剪切應(yīng)力τmax和最大壓應(yīng)力δmax。如圖-4。τmaxτmaxδmax圖-4δmax=τmax==1.3砼破壞的原因分析由默爾須（Mārsch）公式可知：砼抗剪強(qiáng)度Rj=0.75其中：Ra—棱柱體抗壓強(qiáng)度，Ra=0.7R；Rb—抗拉強(qiáng)度，Rb=0.1R；R—立方體抗壓強(qiáng)度。所以Rj=0.75=0.198R，說明砼受力破壞時(shí)R已經(jīng)達(dá)到δmax，此時(shí)Rj=0.198δmax，而砼單元體內(nèi)τmax==0.5δmax，砼受剪應(yīng)力τmax已經(jīng)大于抗剪強(qiáng)度Rj=0.198δmax，砼被剪切破壞。2.提高砼抗拉強(qiáng)度的路徑分析2.1砼的抗拉與抗壓強(qiáng)度的關(guān)系分析根據(jù)中國建筑科學(xué)研究院對72組砼試件做的軸心抗拉與立方體抗壓強(qiáng)度對比試驗(yàn)，得出砼軸心抗拉強(qiáng)度Rbl和立方體抗壓強(qiáng)度R之間的關(guān)系式為：Rbl=0.5R2/3。由此公式可知當(dāng)R提高時(shí)，Rbl提高率比R小，所以欲要通過提高砼的立方體抗壓強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)提高抗拉強(qiáng)度是一種不科學(xué)、無效的路徑。2.2提出提高砼抗拉強(qiáng)度的路徑由于不可通過提高砼的立方體抗壓強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)提高砼的抗拉強(qiáng)度，那么從1.3可知只能直接提高砼的抗剪強(qiáng)度作為提高砼的抗拉強(qiáng)度的最佳路徑。3.提高砼抗拉強(qiáng)度措施3.1砼抗拉破壞時(shí)內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生剪切面的分析砼由碎石、水泥砂漿膠體膠結(jié)而成，抗拉破壞時(shí)剪切面出現(xiàn)的情況有以下三種：１．沿著水泥砂漿與碎石的接觸面，如圖－５；２．貫穿整個(gè)碎石顆粒體，如圖－６；３．貫穿水泥砂漿膠體，如圖－７。圖－５圖－６圖－７3.2提出提高砼抗拉強(qiáng)度的措施3.2.1提高砼水泥砂漿膠體的粘結(jié)力提高砼水泥砂漿膠體的粘結(jié)力會(huì)提高砼中碎石與水泥砂漿膠體的抗剪切強(qiáng)度.主要措施有:１．直接提高水泥自身粘結(jié)力，在滿足砼工作性能下盡量提高水泥標(biāo)號(hào)；２．提高砼中碎石表面的糙度，增加水泥砂漿膠體與碎石的膠結(jié)面積，如表面富含氣孔的玄武巖石料；３．清除碎石表面被碎石自身吸附的粉塵，消除產(chǎn)生隔離層的可能．3.2.2增加砼內(nèi)碎石的抗剪面積由于碎石的抗剪切能力大于水泥砂漿膠體，所以希望抗剪切面能夠最大限度地貫穿碎石層，其主要措施有：采用良好的連續(xù)級(jí)配碎石，使砼內(nèi)能夠最大限度地被碎石填充；采用具有較多棱角的碎石，避免針片狀碎石，杜絕剪切面貫穿針片狀體的薄壁層；采用抗剪強(qiáng)度大于砼在設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度下產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力τmax的碎石，以確保碎石不被剪切破壞；在滿足砼的工作性能下盡量減小砂率，以最大限度地獲得碎石，增加碎石抗剪切面。提高水泥砂漿膠體的自身強(qiáng)度無論砼在破壞時(shí)發(fā)生的剪切面是在碎石表面還是貫穿碎石顆粒，必定要貫穿水泥砂漿膠體，所以要提高水泥砂漿的自身強(qiáng)度，其主要措施有：１．選用潔凈、具良好級(jí)配的中粗砂；２．控制拌和用水量，消除內(nèi)部富余水，以避免日后蒸發(fā)后形成孔洞；３．充分振搗，排盡砼內(nèi)部空氣。欲提高砼抗拉強(qiáng)度，提高其抗剪強(qiáng)度是唯一最佳路徑。在砼