水镁石纤维路面混凝土公路工程应用研究

摘要

水泥混凝土路面是高级路面的重要结构形式。与沥青路面相比，水泥混凝土路面具有寿命长、养护工作量较小、能源消耗少、施工简便以及对交通等级和环境适应性强等优点。但是由于各种原因，我国早期修建的水泥混凝土路面使用状况不佳，使用寿命大大低于设计使用年限。尤其在一些重要交通干道上，水泥混凝土路面早期破损较为严重，往往通车2～5年左右就产生断板、断角和碎裂等结构性损坏。造成水泥混凝土路面损坏的原因是多方面的，其中最主要的原因之一是与水泥混凝土材料的脆性有关。在混凝土中掺入一定比例的纤维，即纤维混凝土，是改善混凝土脆性的重要手段之一。
　　 本文利用水镁石纤维掺加到水泥混凝土中，制备出一种新型混凝土路面材料，并设计合适的水镁石纤维混凝土路面配合比，使之更好的应用于路面工程。系统研究了水镁石纤维混凝土材料性能及影响因素，通过室内试验，对水镁石纤维混凝土配合比设计进行研究。在实验室研究的基础上，根据水泥混凝土路面材料配合比设计规范，进行工地实验室试配，确定了工程配合比。最后根据现场原料性能，进行了工程配合比换算，并根据施工技术规范进行试验路面的铺设。
　　 室内试验研究结果表明掺矿粉水镁石纤维混凝土可提高混凝土的抗弯拉强度。在纤维膏用量与水灰比大小之间有高度显著的负线性相关性，与坍落度之间也有显著的线性关系。纤维膏用量增大时，用水量下降，坍落度增大。水泥及纤维膏用量与水镁石纤维混凝土抗压强度之间存在显著的线性相关性。水泥及纤维膏用量越高，混凝土抗压强度越高。坍落度与水镁石纤维水泥混凝土的抗弯拉强度也有高度显著的线性关系，混凝土的强度随着坍落度的增加而增大。
　　 铺设路应用研究结果表明：铜川农村公路试验段降低了水泥标号，采用低标号的PC32.5水泥；水泥用量降低到186Kg/M3，凝胶材料总用量仅为305Kg/M3，较之普通农村公路水泥用量380kg/M3大幅度降低。混凝土施工及力学性能满足设计要求，抗折强度达到5.0MPa以上；混凝土成本降低，较之普通农村公路每方混凝土成本降低5-10元。青蓝线高速公路试验段水泥标号由小康线的52.5号下降为42.5号，水泥用量由小康线的387Kg减少为367Kg;纤维用量由15.6进一步减少为14.7Kg;混凝土强度进一步提高，28d抗弯拉强度达到近10MPa;材料成本进一下降低，达到每方混凝土约353元，不足钢纤维的33.3％。
　　 通过与普通水泥混凝土路用性能对比试验及经济性分析，得出结论：水镁石纤维混凝土较普通水泥混凝土在抗弯拉强度提高的同时降低了刚度，韧性上升，耐疲劳与抗冲击等动力学性能明显改善，抗冻、抗渗、耐磨、抗腐蚀等性能均有一定幅度提高。由于纤维膏的制备，简化了纤维混凝土的施工工艺，水镁石纤维混凝土施工与普通水泥混凝土路面施工工艺基本相同，经路面工程铺设试验，应用效果良好。从经济成本的角度分析，水镁石纤维混凝土路面造价略高于普通水泥混凝土路面，每立方米相当于普通混凝土路面的1.02倍，但其性能价格比却是普通混凝土路面的1.42倍，表明水镁石纤维混凝土路面具有很好的经济性和应用前景。