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探究高速水泥砼路面机制砂替代河沙的效果和可行性

  摘要:本文结合阳阳高速公路阳江至阳春段工程,该工程部分水泥混凝土路面采用机制砂代替天然河沙来拌制水泥混凝土进行路面施工,对其进行大量试验以研究机制砂代替天然河砂对水泥混凝土路面性能的影响,对试验检测的试验数据进行汇总分析,把机制砂和天然砂试验段的各项数据进行比较,提出施工过程中存在的问题,为今后推广机制砂在水泥混凝土路面的应用提供参考。

  项目简介

  本项目为阳阳高速公路阳江至阳春段工程,本标段高速公路全长55.178km,连接线长5.155km。主线采用高速公路技术标准,双向四车道,设计速度120km/h,路基宽度26.0m;特大桥1/300,其余桥涵和路基为1/100。阳江港连接线采用一级公路技术标准,设计速度为80km/h,路基宽度为21.5m;桥涵和路基为1/100。高速公路水泥砼路面K23+180~K23+380左幅200m路面采用机制砂代替天然河砂来拌制水泥混凝土进行路面施工,B1标段工地试验室在交通部公路科研所的指导下,进行了一系列的试验工作,主要进行的试验研究为试件抗折强度、芯样试验强度、平整度、构造深度等。本文将分别就试验检测中的-些试验数据,施工过程中存在的问题进行详细阐述,为今后推广机制砂的应用提供参考。

  原材料试验

  本工程对原材料的试验采用水泥来源于施工现场拌合楼,青洲水泥有限公司生产的“金鹰牌”PII52.5水泥。原材料取样于施工单位料场。本工程中各种原材料试验分析研究如下:

  2.1粗集料

  本水泥混凝土路面试验段的集料采用阳江石河石场生产的花岗岩碎石(20~28mm碎石、10~20mm碎石、5~10mm碎石)。三档材料按20~28mm/10~20mm/5~10mm=46:44:10进行优化级配掺配,合成级配符合4.75~26.5mm要求。其它指标符合GBJGF30-2005的技术指标要求。

  2.2机制砂

  本工程的细集料采用石河石场生产的0~5mm石粉。该石粉经振动筛分机筛分后小于0.075mm的通过率<7%,而细度模数则为2.84。

  2.3水泥

  本试验段的试验采用水泥来源于施工现场拌合楼,青洲水泥有限公司生产的“金鹰牌”PII52.5水泥。水泥的各项检测指标见表3所示。

  2.4外加剂

  本水泥混凝土路面试验段的外加剂采用徐州超力建筑材料有限公司生产的CNF-3引气缓凝减水剂。

某高速公路机制砂加工场

  配合比设计

  考虑到水泥混凝土施工过程中由于施工管理、机制砂设备以及施工人员的操作等因素所引起的施工变异性会导致施工水平存在一定的波动,从而引起水泥混凝土强度的变化。为满足水泥混凝土的设计要求,保证其使用性能,因此配制的水泥混凝土强度应比设计强度高一定的程度。在第一次配合比设计的基础上,按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》相关方法进行试验。工地试验室根据以上原材料,依据设计及施工艺进行配合比设计及试配,根据试配结果,确定的配合比为见表4所示,而交通部公路科研所提供的配合比见表5所示。在试验段中,最终确定采用交通部公路科研所提供的推荐配合比1来指导施工。

  试验数据检测结果

  4.1试件抗折强度

  本试验段的混凝土到场温度为35℃以下,而施工现场的塌落度为20~45mm。为了检测本试验段的水泥混凝土抗折强度,在K23+180~K23+380左幅200m现场共成型5组试件,养护条件为标准养护,抗折强度的试验结果见表6所示。从试验结果可发现,该机制砂试验段小梁拉弯强度与天然砂所检测的小梁抗拉弯强度数据一致,操作符合规程要求,符合规范以及设计要求。

  4.2芯样试验强度

  本试验段的芯样试验强度汇总见表7所示。从试验结果可发现,该段机制砂试验段芯样劈裂强度与天然砂所检测的芯样劈裂强度数据一样,操作符合规程要求,符合规范以及设计要求。

  4.3平整度和构造检测

  本试验段对共平整度检测了40个点,合格点数为32个,合格率为80%。从试验检测结果表明,该段机制砂试验段3米直尺平整度检测数据与天然砂所检测的平整度结果一致,操作符合规程要求,符合设计要求。

  另外,对试验段K23+210~K23+340共抽检6个点来检测其路面构造深度,从试验检测结果可发现,K23+210的路面平均构造深度为0.90mm,而K23+340的路面平均构造深度为0.85mm。该段机制砂试验段构造深度检测数据与天然砂所检测结果基本一致,操作符合规程要求,符合规范以及设计要求。

  机制砂和天然河砂的数据比较结果分析

  从以上所汇总的试验检测数据,笔者对其进行对比分析,总结了机制砂与天然砂拌制水泥混凝土所得到的比较结果如下:

  (1)两者强度比较结果。从两者的强度试验比较分析可清晰表明,在同等条件下,采用机制砂和天然砂的强度检测数据基本一致,两者的强度均能满足设计要求。

  (2)两者平整度比较结果。由于人工抹面较困难,一定状况下影响了整体的平整度,造成了平整度合格率的下降,这可能和机制砂的生产质量有一定的关系,如果采用专业的制砂机生产的标准的机制砂,使机制砂的颗粒粒形更合理,以及粗颗粒或石粉含量能得到有效的控制,这些外观现象应该是能得到改善的。

  (3)两者的外观比较结果。经比较,该机制砂试验段相比于天然砂路段感观性能较高,亮度较大。

  结论

  本文结合阳阳高速公路阳江至阳春段工程,该工程水泥混凝土路面采用机制砂代替天然河砂来拌制水泥混凝土进行路面施工,对其进行大量试验以研究机制砂代替天然河砂对水泥混凝土路面性能的影响,对试验检测的试验数据进行汇总分析,把机制砂和天然砂试验段的各项数据进行比较。通过上述室内试验和机制砂在水泥混凝土路面的应用实践经验,用现代的先进的制砂机械】加组成的高效率的制砂生产线】生产出来的机制砂,,在水泥混凝土路面的应用是可行的,只要人们转变传统的观念,机制砂便能体现出它的“资源优势”,便能最大限度的为公路建设服务。