水镁石纤维混凝土在农村公路工程中的应用研究.docx

文章编号：０４５１－０７１２（２０１４）０１－０１１２－０６中图分类号：Ｕ４１６．２１６文献标志码：Ａ水镁石纤维混凝土在农村公路 工程中的应用研究温久然１，刘开平１，赵卫东２，钟佳墙３，吕文江４，马涛１，王艳荣２，关博文１（１．长安大学材料科学与工程学院西安市７１００６４；２．陕西省铜川公路管理局铜川市７２７０００； ３．陕西盛泰混凝土工程有限公司西安市７１００００；４．陕西省交通建设集团公司西安市７１００００）摘要：进行了水镁石纤维混凝土农村公路路面工程应用试验，研究了低水泥标号、低水泥用量情况下水镁石纤维混凝土性能的影响因素，筛选了最佳混凝土配合比，并进行了混凝土路面施工。研究发现，在低水泥标号、低水泥用量情况下水镁石纤维混凝土的性能仍能满足农村公路工程技术要求，且应用效果良好。水镁石纤维混凝土施工工艺与普通水泥混凝土路面基本相同，与无纤维的普通混凝土相比，水镁石纤维水泥混凝土中水泥用量大幅度减少， 混凝土抗折强度高，材料成本降低。影响水镁石纤维水泥混凝土性能的主要因素有：水灰比、矿粉掺量、集料级配、胶 凝材料及纤维膏用量等。试验表明，较小的水灰比、较大的胶凝材料和纤维膏用量、掺加矿粉，采用合适的集料搭配等，均有利于混凝土强度的提高。关键词：路面工程；农村公路；施工技术；水镁石纤维；混凝土农村公路是支撑农业和农村经济社会发展的基 础设施，在增加农民收入、刺激商业活动、加强地区之间的联系与沟通、提高生活质量、推进城镇化建设 和新农村建设等方面具有非常积极的作用。农村公路的建设，对于推动农村经济社会又好又快发展具有极其重要的现实意义和深远的历史意义。近年来，我国农村公路建设发展很快。农村公路的主要路面形式是水泥混凝土路面，这与水泥混凝土路面造价较低、施工简便、养护工作量较少、耐久性较好等因素有关［１］。但水泥混凝土的固有弱点是其脆性较大、不抗折、容易产生裂缝，而使路面结构破坏。 水镁石纤维是我国的特色矿产资源，具有较好的抗拉强度和韧性，并且与水泥结合强度和相容程度较好。以水镁石纤维作为混凝土的增强材料，可以降低水泥混凝土的脆性［２－３］，因此，本文以铜川农村公路试验段工程为依托，研究了水镁石纤维用于农村公路路面混凝土的工程使用效果。１工程简介铜川市哭泉～雷塬四级公路改建工程路线全长基金项目：西部交通建设科技项目，项目编号２００８３１８８１２６３收稿日期：２０１３－０６－０４４３．９２６ｋｍ，路线起于宜君县哭泉乡接Ｇ２１０，途经塔庄村、水沟村、棋盘镇、乱石滩、康家河、寺天，终点止于雷塬乡，是铜川市一条重要的通乡公路。在哭雷公路棋盘镇街道中选取１０００ｍ长的路面进行水镁石纤维水泥混凝土路面铺设试验，路面结构设计的详情见表１。表１铜川农村公路试验段路面结构设计２原材料及技术性能（１）水泥：采用ＫＳ和ＹＺ两个水泥厂产Ｐ．Ｃ３２．５复合硅酸盐水泥，其性能指标均满足相关规范要求。（２）矿粉：Ｓ９５级，性能指标满足规范要求。（３）碎石：石灰岩碎石，粒径采用１号（５ｍｍ～ ２５ｍｍ）、２号（１０～３０ｍｍ）二个级配合成，技术指标满足规范要求。（４）砂子：渭河砂，技术指标满足规范要求。（５）外加剂：ＴＣ－ＡＮ型高效减水剂，质量符合ＧＢ８０７６－１９９７高效减水剂质量标准。（６）水：自来水，水质满足规范要求。（７）纤维：Ｘ型水镁石纤维，其０．４ｍｍ筛余量≥４２％，砂粒量≤１．５％。３实验室试验３．１仪器设备（１）ＪＹ１－６０型小型混凝土搅拌机，６０Ｌ，０．９ｋＷ。（２）ＺＳ—１５型试体成型振动台，符合ＪＣ／Ｔ６８２－２００５标准。（３）ＫＩＪ－５００型电动抗弯拉实验机，最大负荷５０００Ｎ，精度１％。（４）ＪＹＬ－２０００压力实验机，无锡市某建材设备厂生产，２级精度。（５）试验器材，如１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１５０ｍｍ混凝土抗压试模、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×５００ｍｍ混凝土抗弯拉强度试模、坍落度筒、震捣棒、钢尺以及量筒等。３．２试验方法（１）纤维膏配制。水镁石纤维应用前先与外加剂和部分水按质量 比为纤维∶外加剂∶水＝０．４∶０．３３∶０．２７的比例搅拌混合，配制成纤维膏，以纤维膏的形式在混凝土拌和时应用。（２）配合比计算。根据路面混凝土设计强度值、原料性能及施工和应用要求，依据《公路水泥混凝土路面设计规范》（ＪＴＧＤ４０－２００２）和《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（ＪＴＧＦ３０－２００３）选取有关系数［４－５］，计算配制混凝土２８ｄ弯拉强度值及材料用量参考值。 由于水镁石纤维加入后混凝土性能有所变化，因此， 实验室试验时控制坍落度值，取水灰比、用水量及胶凝材料用量为一个范围值。其中矿粉的水泥取代系数为１，湿纤维膏用量取胶凝材料用量的１０％。其 他参数值见表２。表２配合比计算参数值（３）混凝土拌和成型。将砂、石、水泥、矿粉及纤维膏投入混凝土搅拌机