水泥混凝土施工技术

水泥混凝土施工技术内容摘要：

求而裸露的粗集料，一般水泥混凝土路面上若建成初期就裸露粗集料视为一种病害。 所以，水泥混凝土路面上的抗滑耐磨即安全耐久性等功能要求主要依赖细集料。 对细集料本身的硅质含量即硬度、细粉含量、颗粒度即细度模数及其稳定性的要求比其他土建工程结构要高得多、严格得多。 (1)细集料的种类 细集料可采用质地坚硬、耐久、洁净的天然砂、人工砂。 天然砂包括河砂、湖砂、山砂、 淡化海砂；人工砂包括机制砂和混合砂。 新水泥混凝土路面施工技术规范与以往的规范 相比是在天然砂中扩展了淡化海砂和 人工砂，在人工砂中扩展了机制砂和混合砂。 河砂 经过长期水流冲洗，粒形较圆、较洁净，质量较好，路面混凝土应优先采用河砂；海砂的 Cl 、 24SO 和贝类壳含量较高，须经冲洗处理．满足氯盐、硫酸盐和有机质含量规定，可用于无筋混凝土路面；山砂的含泥量大，软弱颗粒较多，但只要不超标仍可使用。 机制砂的 粒形很差，石粉含量较高，新拌混凝土工作性差，相同工作性的水灰比大，弯拉强度及耐磨 性等指标不易满足，当控制住石粉和土含量、采用 减水率较高的外加剂时，也可生产合格 的水泥混凝土路面。 (2)细集料的技术要求 路面用细集料的技术要求应符合表 217的规定。 细集料技术指标 表 217 项 目 技术要求 I 级 II 级 III 级 人工砂单粒级最大压碎指标 (%) 20 25 30 氯化物（氯离子质量计 %） 坚固性（按质量损失计 %） 6 8 10 云母（按质量计 %） 2． O 天然砂、 人工砂含泥量（按质量计 %）  天然砂、人工砂泥块含量（按质量计 %） 0 人工砂 MB 值 或合格石粉含量 （按质量计 %） 人工砂 MB 值≥ 或不合格石粉含量（按质量计 %） 有机物含量（比色法） 合格 合格 合格 硫化物及硫 酸盐（按 S03 质量计 %） 轻物质（按质量计 %） 人工砂母岩抗压强度 火成岩不应小于 lOOMPa；变质岩不应小于 80MPa；水成岩不应小于 60MPa 表观密度 2500 3kg/m 松散堆积密度 1350 3kg/m 空隙率 47% 碱集料反应 经碱集料反应试验后，由砂配制试件无裂缝、酥裂、胶体外溢 等现 象 ,在规定试验龄期的膨胀率应小于 % 注： 1） 砂中不应混有草根、树叶、树枝、塑料品、煤块、炉渣等固体杂物。 2） 亚甲蓝试验 MB值用于区分砂中粒径小于 75μm 颗粒是石粉或泥土。 3） MB值 ，根据使用地区，在经试验验证的前提下，可由供需双方商定。 4） 天然 III级砂用作路面时，含泥量应小于 3%； 用作贫混凝土基层时，可小于 5%。 砂按表 217的技术要求分为 I级、Ⅱ级、Ⅲ级。 混凝土强度等级大于 C60时宜用 I级砂；混凝土强度等级为 C30～ C60及有抗冻、抗渗或其他要求时宜用Ⅱ级砂；混凝土强度等级小于030时宜用Ⅲ级砂。 高速公路、一级公路、二级公路及有抗（盐）冻要求的三、四级公路混凝土路面使用的砂应不低于Ⅱ级，无抗（盐）冻要求的三、四级公路混凝土路面可使用 Ⅲ 级砂。 (1)细度模数和级配 砂按细度模数 M，分为 3个区： I区粗砂（ M=～ ）、Ⅱ区中砂 (M=～ )、Ⅲ区细砂 (M。 =～ )。 各区砂级配要求见表 218。 路面普通混凝土、钢筋混凝土及钢纤维混凝土用天然砂的级配曲线宜为Ⅱ区，可使用 I区偏细粗砂和Ⅲ区偏粗细砂，细度模数应在 ～。 路面混凝土同一配合比用砂的细度模数变化范围不应超过 ，否则，应分别堆放，并调整配合比中的砂率后使用。 细集料级配范围 表 218 砂分级 方孔筛尺寸 (mm) 累计筛余（以质量计） (%) 粗砂 中砂 细砂 90～ 100 90～ 100 90～ 100 80～ 95 70～ 92 55～ 85 71～ 85 41～ 70 16～ 40 35～ 65 10～ 50 0～ 25 5～ 35 0～ 25 0～ 15 0～ 10 0～ 10 0～ 10 (2)砂粗细、细度模数和比表面积的关系 研究表明，对混凝土工作性影响很大的砂比表面积与其细度模数之间成反比线性关系，其细度模数越大，比表面积越小。 因此，砂的细度模数可以较好地反映砂的粗细程度和比表面积。 为了保证水泥混凝土路面弯拉强度和表面砂浆的耐磨性能，路面混凝土宜采用细度模数为 ～ 、中粗砂和偏细粗砂。 这项规定主要是从提高表面的耐磨性出发提 出的。 实质上，在水泥路面通车运行 1～ 2年后，路面轮迹部位的抗滑性能与横向力系数关键取决于砂的硬度及细度模数，因为水泥浆总归是先于砂被磨掉的，暴露的凸起物将是砂颗粒，而正是凸起的砂颗粒为路表面提供了足够的抗滑性能和横向力系数。 当砂过细时，表面水泥浆磨损后，细砂所能提供的路面安全性指标（横向力系数）过低；当砂过粗时，不仅拌和物泌水较严重，而且平整度难以保证，粗砂中毫米级的砂数量较多，表面上一个 3mm以上的砂粒，就足以影响到 3m直尺 3mm的平整度。 在我国大西南各省区相当多的地方很难找到天然 河砂，只有生产的破碎机制砂。 新编公路水泥混凝土路面施工技术规范对机制砂使用有下述规定：路面和桥面所使用的机制砂除应满足表 ，特别是硅质含量不小于 25%，同样适应于机制砂，还应检验砂浆磨光值 PMV且宜大于 35，不宜使用耐磨性较差的泥岩、页岩、板岩等水成岩类母岩品种生产机制砂。 配制机制砂混凝土应同时掺引气高效减水剂。 (1)磨光值 施工规范对机制砂的磨光值提出沥青路面集料中的最大要求： PMV不小于 35，同时，对强度较低、耐磨性较差的机制砂母岩品种亦加以适当限制，破碎机制砂的岩石品种亦应保证硅 质含量。 生产机制砂的母岩强度：火成岩不小于 100MPa； 变质岩不小于 80MPa；水成岩不小于 60MPa。 目的是提高机制砂水泥混凝土路面的抗滑性能与横向力系数，保证路面运营的安全性。 母岩的强度、硅质含量及耐磨性提高后，机制砂的破碎生产效率会降低，砂的成本会有所提高，这是无法避免的。 另一方面，若再做加铺层，成本会提高。 (2)含泥量和石粉含量 机制砂中含泥量和石粉含量的控制一直是公路界面临的难题。 显然，石粉含量不能与土等同对待，石粉的化学活性与表面物理特性比土强得多，在我国Ⅱ型硅酸盐水泥中，允许掺入 5%以内的生 石灰岩石粉。 试验表明，即使将其掺入混凝土中，同样具有一定的化学反应活性。 当石粉和土总量不超过 12%时，应掺引气高效减水剂达到压低单位用水量和水灰比，有效控制拌和物工作性、稠度，提高抗滑、耐磨性，保证强度及耐久性之目的。 在我国许多沿海地区，河砂资源紧缺或运距较远，价格为海砂的 2～ 4倍。 施工规范首次允许二级及二级以下公路混凝土路面使用海砂。 为了防止钢筋混凝土路面及钢纤维混凝土路面产生严重锈蚀或其他化学侵蚀破坏，施工技术规范不是笼统称海砂，而明确讲淡化海砂，即使用淡水冲洗或雨水冲淋过的 海砂、海水浸湿时间有限的河口附近河海混合砂，并规定全部缩缝设传力杆混凝土路面不宜使用淡化海砂，钢筋混凝土及钢纤维混凝土路面和桥面不得使用淡化海砂。 在混凝土路面工程中，淡化海砂的技术要求除应符合表 ，为防止碱一集料反应，淡化海砂带入每立方米混凝土中的含盐量不大于 ，碎贝壳等甲壳类动物残留物含量不大于 %，并要求与河砂进行对比试验，验证淡化海砂应对砂浆磨光值、混凝土凝结时间、耐磨性、弯拉强度等无不利影响。 水 新拌混凝土用水及养护用水中，不得含有影响混凝土质量的 油、酸、盐类及有害物质， 海水不能用做搅拌及养护路面混凝土用水。 饮用水一般均适用于混凝土；非饮用水，经化 验符合下列要求时也可使用：①硫酸盐含量（按 24SO 计）小于 7 3mg/mm ；②含盐量不大于 3mg/mm ；③ pH值不小于 4；④不得含有油污、泥和其他有害杂质。 外加剂 在现代水泥混凝土路面材料科学中，外加剂成 为制作优质混凝土路面的必需组分，在公路 水泥混凝土路面工程中主要使用如下三类外加剂： (1)减水剂 减水剂按照其减水效率大于或小于 15%分为高效减水剂和普通减水剂，还有早强减水 剂、缓凝减水剂、缓凝高效减水剂、引气减水剂。 常用减水剂按化学成分可分为木质素系列（木 质素磺酸钙（木钙）、木钠、木镁）普通缓凝减水剂、糖蜜系列（糖蜜、糖钙和糖钠）普通缓凝减水 剂、多环芳香族萘磺酸盐系列（萘磺酸盐甲醛缩合物）高效减水剂、聚丙稀酸盐系列高效减水剂 和水溶性树脂磺酸盐系列（密胺、三聚氰胺、苯酚、磺化古玛隆树脂等）高 效减水剂等。 各级公路路面混凝土宜选用减水率较高、坍落度损失较小、凝结时间可调控的复合型减水剂。 高温施工宜使用引气缓凝减水剂或引气高效缓凝（保塑）减水剂，低温天施工宜使用引气 早强高效减水剂。 《混凝土外加剂》 ( GB 80761997)规定的外加剂产品种类和性能指标见表 219。 高等 级公路水泥混凝土路面使用的外加剂应满足一等品的技术要求，所以本书仅摘录一等品的性 能指标。 供应商在提供外加剂试验之前，应提供国家、省级或地区级外加剂检测机构认定的一 等品质检报告，检验报告应说明外加剂的主要化学 成分，对混凝土无腐蚀和对人员无毒副危 害。 混凝土外加剂产品的技术性能指标 表 219 试验项目 普通减水剂 高效减水剂 早强减水剂 缓凝高效 减水剂 缓凝减水剂 引气减水剂 早强剂 缓凝剂 引气剂 减水率 (%)≦ 8 15 8 15 8 12 6 泌水率比 (%)≦ 95 90 95 100 100 70 100 100 70 含气量 (%) ≤ 3． O ≤ 4． O ≤ 3． O 3． O 3． O 凝结时间 ( min) 初 凝 终凝 90～ +120 90～ +120 90～ +90 +90 +90 90～ +120 90～ +90 +90 90～ +120 — — 抗压强度比 (%)不小于 ld — 140 140 — — — 135 — — 3d 115 130 130 125 100 115 130 100 95 7d 115 125 115 125 110 110 110 100 95 28d 110 120 105 120 110 100 100 100 90 收缩率比 (%) 28d 不大于 120 120 120 120 120 120 120 120 120 抗冻强度等级 50 50 50 50 50 200 50 50 200 对钢筋锈蚀作用 应说明对钢筋无锈蚀危害 注： 1） 除含气量外，表中数据为掺外加剂混凝土与基准混凝土差值或比值。 2） 凝结时间指标“一”表示提前，“ +”表示延缓。 高速公路水泥混凝土路面使用的减水剂可以是普通减水剂、缓 凝减水剂、引气减水剂、高效减水剂、缓凝高效减水剂或同时加引气剂构成缓凝引气高效减水剂。 使用减水剂等外加剂的目的如下： 1)改善工作性 道路混凝土一般是低坍落度（摊铺时不大于 5cm）的混合料，对于路面在任何气候条件下的可施工性能即工作性（振动易密性、流动性、粘聚性和可滑性或可模性）的要求很高，这是保证施工质量的前提条件。 2)降低水灰比 使用减水剂可降低水灰比，减小单位用水量，保障和提高弯拉强度。 要制造高弯拉强度、高耐疲劳极限、小变形性能和高耐久性的高性能道路混凝土离 不开高效缓凝引气减水剂。 3)节约水泥 在等强度及工作性不变条件下，可节约。