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1、高性能复合道路混凝土的研究胡曙光1）王发洲2）丁庆军2）1）湖北大学2）武汉理工大学摘要：普通混凝土具有高脆度、低弯曲韧性、干燥时收缩严重的缺点。当用于修建或更新交通繁忙的高级道路时，使用寿命很短。在这篇论文中，我们研究出了一种由有机材料、无机材料及金属材料多相组合的高性能道路混凝土材料。研究和应用表明，这种新型混凝土材料能有效的弥补普通混凝土材料的缺陷，具有优良的力学性能和路用性能。这种新型材料的应用将会产生巨大的经济效益和社会效益。1引题从上个世纪八十年代中期开始，中国经历了翻天覆地的变化和发展。汽车工业和交通运输业发生了明显的改变。随着交通量和车位载重量的急剧增加，
2、路面结构日益受到越来越严重的破坏。这不仅加速缩短了老混凝土路面的使用寿命，而且还致使新建路面不同程度的破坏。总而言之，许多混凝土路面正面临着修复。现在为止，使用普通混凝土来修复和翻新道路的方法已经有很长一段时间了，但是由于普通混凝土具有脆性高，弯曲韧性低，干燥收缩严重的缺点，用它修复和翻新的道路使用寿命都很短，尤其是用它来修复一些通繁重的道路时，如国道，高速公路时，使用寿命就更短了。高耐用性是混凝土材料改进的主要目的，使用高性能混凝土修复或翻新由于耐久性差而破坏的道路结构将产生极大的经济效益。在这篇文章中，通过将有机材料、无机材料和金属材料的结合，我们设计出了一种高性能复
3、合道路混凝土材料（HighPerformanceCompositeRoadConcreteHPCRC）。这种材料具有高抗弯强度、低磨损、大弯曲韧性以及不易收缩等优点。它具有优良的力学性能和路用性能。这种新混凝土材料的应用将会产生巨大的社会效益和经济效益。2实验方法2.1原料2.1.1水泥湖北华新水泥厂生产的525号普通硅酸盐水泥。2.1.2骨料选用的粗骨料是5—20mm的碎石灰石，要求粉土含量不低于1%，针状颗粒和片颗粒含量为11.8%。良好的骨料是颗粒细度模数为2.7的河沙。2.1.3钢纤维武汉东州公司生产的钢纤维，直的。它的长度、宽度和厚度分别是30mm、0.7mm和
4、0.5mm。钢纤维的弹性模量大约是40.1GPa。2.1.4早强微膨胀剂早强微膨胀剂R—24是武汉理工大学研制生产的，可减少用水量15%。2.1.5聚合物苏州水泥制品研究院生产的MG——一种聚合物水泥改性剂。2.2材料设计除了水泥和骨料外高性能道路混凝土材料还包括含量为1.5%的钢纤维、20%的MG聚合物以及水泥含量为8%的R—24。水泥含量是每立方米400千克，钢纤维混凝土（SFRC）、聚合物混凝土（PC）、普通混凝土（OC）以及新型高性能复合道路混凝土材料（HPCRC）的混合比例列在了表格1中。3结果和性能分析3.1力学强度混凝土力学强度试验按照中国国家设计标准GBJ
5、107—87且养护28天进行的。抗压试件尺寸为100mm×100mm×100mm,抗弯试件尺寸为100mm×100mm×400mm。OC和HPCRC实验结果列在了表格2中。由表2可见，聚合物对抗压强度和抗弯强度具有明显的影响。而钢纤维对抗压强度几乎不产生作用，但它对抗弯强度具有明显的影响。与SFRC相比较，HPCRC的3d抗弯强度更高些，除了具有高力学强度，HRCRC还具有良好的早期强度。普通混凝土具有高脆性和低弯挠度的性质.四种混凝土弯曲挠度试验按《钢纤维混凝土力学性能测试试验标准》CECSB:89进行的.试件尺寸是100×100×400(mm).图表1表明,随着何载的
6、增加,四种混凝土表现出了俩种不同的趋势.OC、PC在达到极限何载断裂时,但SFRCHPCRC仍未达到最大何载.与SFRC相比,HPCRC不仅具有更高的抗弯强度值,而且在达到最大何栽之后,仍然有较好的继续承受何载的能力.纵轴和横轴之间面积代表材料弯曲韧性的大小通过积分计算我们得到四种混凝土材料的弯曲韧性指数.结果显示:SFRC弯曲韧性指数是OC的14倍,PC弯曲指数是OC的5倍.而同时掺加钢纤维、聚合物制备的HPCRC弯曲指数是OC的27倍,远远高于OC,且大于PC与SFRC的韧性指数之和.这些充分表明:复合作用一定是存在的.3.3耐磨性耐磨性是混凝土路面一个重要的参数指标
7、.路面在车辆的反复作用下受到磨损,从而引起抗滑和其他力学性能的降低.我们是根据JC17421-91标准用圆盘磨损擦机进行混凝土沙浆，磨损试验的,而且我们已经计算出了混凝土路面在经过1000次磨擦后的耐磨度值.从表2可以看出,HPCRC的耐磨性是最好的,它的磨耗值是11.4g,比OC和SFRC低很多.因为HPCRC结构的固结,并且弥补了普通混凝土的缺陷.所以HPCRC的耐磨性大大地提高了.谢云臣论证了这个观点.3.4干缩干缩是产生面层收缩裂缝的主要原因之一,水泥混凝土路面面层底部由于受基层约束,当面层出现温度梯度时,容易在面层上
