公路混凝土级配与强度关系研究

王明镜(四川省交通运输厅交通勘察设计研究院 四川 610017)

公路混凝土级配与强度关系研究

王明镜
(四川省交通运输厅交通勘察设计研究院 四川 610017)

混凝土强度是影响混凝土公路耐久性和使用感受的根本因素，而本文通过对目前公路中常采用的水泥混凝土路面及沥青混凝土路面中集料的级配与强度的关系进行研究得出：水泥混凝土路面的级配对强度的影响程度小于沥青混凝土路面；对于水泥混凝土而言，分别分析干燥寒冷、干燥炎热、潮湿寒冷、潮湿炎热四个类型地区的水泥混凝土级配与强度的关系，指出在确定施工级配时应该根据工程所处地区的情况具体分析并经过试验选择合适的级配，而对于沥青混凝土路面而言，目前已经有许多经过实践检验过的适用于不同公路等级及交通和气候条件的级配类型，只需根据项目情况选用即可。

水泥混凝土；沥青混凝土；强度；级配；施工

1 前言

公路运输在我国运输行业中起主导作用，据统计，2014年中公路客运和货运分别占全国旅客运输及货物运输中的86.32%和7.31%，同时公路路网可以加强各区域之间的联系，促进区域经济的发展。因此，近年来我国大力发展公路建设，对于如何提高公路使用年限及使用功能成为一个研究热点。公路路面作为道路结构中直接承受公路路面荷载的结构，其强度直接影响公路的使用寿命及使用感受，因此对公路路面强度的研究成为对公路研究中不可避免的一个问题。

我国路面多采用混凝土结构，混凝土的强度包括抗压强度及抗拉强度，其中影响公路混凝土使用的强度为抗拉强度。原材料的质量、原材料的配合比及施工技术水平等均是影响混凝土强度的因素，其中，原材料的配合比对混凝土强度的影响最大，特别是粗集料级配的好坏是形成路面坚实骨架结构的关键，因此本文对各种公路混凝土路面的级配与其抗拉强度的关系进行研究。

2 公路混凝土路面的分类

我国公路目前常用的路面类型为水泥混凝土路面及沥青混凝土路面，

（1）水泥混凝土路面

水泥混凝土路面结构包括垫层、基层及面层，其垫层多为砂、石或稳定粒料，基层及面层为水泥混凝土，我国目前多采用普通素混凝土作为水泥混凝土路面的面层。该类型路面适用于高等级路面，使用年限长。

（2）沥青混凝土路面

沥青混凝土路面结构通常包括基层及面层，基层为无机结合料稳定粒料或级配粒料，面层中采用沥青混凝土。该类型路面根据采用的沥青种类不同可以分成不同形式，如热拌沥青混合料面层、冷拌沥青混合料面层、沥青贯入式面层等，其应用范围比水泥混凝土更加广泛，可以适用于不同等级的路面。

3 公路混凝土级配与强度的关系分析

混凝土级配是指混凝土集料的粗细搭配的数量比例，在一定程度上集料越多、集料粒径种类越多，分布越广则空隙率越低，可以节约水泥，既可以降低施工成本又可以增强混凝土的强度和耐久性。但是也不能过大，集料过多时会造成混凝土内部粘结性较低，整体性减弱，造成强度降低。

3.1 水泥混凝土级配与强度的关系

水泥混凝土的水灰比、原材料的质量、集料的级配、施工质量及养护质量均会对其强度产生影响[1]。如果集料级配不良，则会造成混凝土发生麻面与蜂窝的现象，导致混凝土强度较差[2]。不同地区，由于其使用条件不同，水泥混凝土的集料级配对于混凝土强度的影响也不一样。干燥寒冷地区影响混凝土路面使用的主要原因是混凝土的早期裂缝及冻融破坏，因此间断级配水泥用量较多，低温环境下早期强度增长不足，干缩性大且无法满足强度要求，应采用连续填充级配或者骨架密实型级配；干燥炎热地区影响混凝土路面使用的主要原因是混凝土干缩引起的裂缝，因此在选择级配时应通过丰富级配粒径分布的类型，提高密实度来增加混凝土内部的粘结力，提高混凝土强度；潮湿寒冷地区影响混凝土路面使用的主要原因是混凝土的冻融，此时混凝土级配对强度的影响要小于其他类型地区，该类型地区的混凝土主要是通过合理的级配并混合抗冻剂等措施提高混凝土的强度；潮湿炎热地区影响混凝土路面使用的主要因素是抗拉强度，因此该地区混凝土级配应采用混合级配，邓初首通过试验证明同等条件下，合理的混合级配混凝土的强度高于连续级配混凝土，连续级配混凝土的强度高于单一级配[3]。

3.2 沥青混凝土级配与强度的关系

沥青混凝土的使用温度、材料质量、沥青种类、集料级配、施工质量等原因都会对沥青混凝土的强度造成影响[4]，沥青混凝土相比于水泥混凝土路面，沥青混凝土路面属于柔性路面中主要是依靠集料间的内摩阻力以及沥青与集料之间的黏聚力[5]，单纯的沥青并没有承受荷载的能力，因此集料的级配对于沥青混凝土的强度的影响更大。吕文江等人指出在沥青和集料种类相同情况下，集料的直径越大，沥青混凝土的强度越大，而在保持集料最大粒径和沥青相同的情况下，中级配的沥青混凝土强度越大，集料级配过大或过小都会对混凝土的强度产生不利影响。

目前我国的沥青混凝土已经总结出适用于不同公路等级、气候及交通条件的级配类型，例如，目前典型的沥青混凝土路面结构为上面层采用AC-13或AC-16，中面层采用AC-20或AC-25，这些典型级配经过实践证明具有良好的科学性，因此沥青混凝土施工时对集料级配确定相对较为容易。而水泥混凝土路面中使用的道路水泥混凝土的集料级配则没有相对确定的数据，多以强度与经验为主，施工控制难度较大。在施工过程中应该按照最大密度的原则进行级配设计，但是在保证这一原则之后又应该尽可能的缩小生产配合比级配的选择范围，这样可以更加有利于施工质量的控制，并且在是施工过程中，必须通过试验确定项目使用的集料级配和配合比，因为集料的级配在不同使用条件下其要求也会出现差异。

4 结论

综上可以看出，公路路面混凝土的级配对其强度具有较大的影响，总体来说对于水泥混凝土和沥青混凝土路面，混凝土的级配连续且种类分布多有利于强度的提高，但是对于水泥混凝土而言，在确定施工级配时应该根据工程所处地区的情况具体分析并经过试验选择合适的级配，而对于沥青混凝土路面而言，目前已经有许多经过实践检验过的适用于不同公路等级及交通和气候条件的级配类型，只需根据项目情况选用即可。

[1] 于秀英，孙家瑛.路用水泥混凝土集料级配试验研究[J].城市道桥与防洪，1996（2），19-22

[2] 胡斯亮，曾丽莎.浅析水泥混凝土强度的影响因素与施工质量控制[J].四川建材，2012（3），63-65.

[3] 邓初首.粗集料级配对道路混凝土抗折强度的影响[J].山西建筑，20015 （15）:136-137.

[4] 张锐，黄晓明，赵永利,浇筑式沥青混凝土级配设计[J],东南大学学报：自然科学版，2007，37（4）：661-665.

[5] 虞文景，刘子兴，王志强.密级配沥青混凝土合理级配分析[J].山西交通科技,2002（S1）:17-22.

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1007-6344（2016）06-0062-01