MixConverter在水泥砼路面中的应用效果研究

于渊卓

（广东罗阳高速公路有限公司，广东广州 510100）

MixConverter在水泥砼路面中的应用效果研究

于渊卓

（广东罗阳高速公路有限公司，广东广州 510100）

通过在室内对砼进行抗压强度、抗弯强度、抗开裂性能、抗氯离子渗透性试验，研究了水化反应增强剂MixConverter在水泥砼路面中的应用效果，试验结果表明，在砼中添加MixConverter，可明显提高砼的抗压与抗弯强度，有效防止砼塑性收缩开裂的扩展，显著降低抗氯离子扩散系数；并通过试验路的铺筑进一步证明了MixConverter对砼强度与开裂的改善效果。

公路；水泥砼路面；水化反应增强剂；抗压强度；抗拉强度；开裂

向水泥砼中掺添加剂是延长水泥砼路面使用寿命最简单实用的手段。该文采用水化反应增强剂MixConverter来改善传统水泥砼配合比设计，提高传统水泥砼的性能，延长水泥砼路面的服务时间。

1　试验过程

1.1试验材料

水泥为42.5普通硅酸盐水泥，其主要性能指标如表1所示；细集料为湘江中砂；粗集料为粒径5～31.5mm的级配碎石。

表1　水泥的主要性能指标

MixConverter是一种不透明白色、非石油基、无毒、无臭、使用方便、中性环保的胶质液体基质。添加该材料能促进砼的水化作用，在砼内部形成一种微观结构，减少毛细孔和凝胶气泡的体积、无塑性颗粒分离现象，加强水泥浆与骨料间的粘结，提高砼的密实度，形成一种坚固、密实不渗水的结构，增强砼的整体强度及耐久性。其技术指标如表2所示。

1.2使用效果试验研究与评价

1.2.1砼配合比设计

根据高等级水泥砼路面常用强度等级，按C40设计砼配合比，成型基准砼试件M0，同时按水泥单方用量的0.2%、0.3%和0.4%掺入MixConverter（分别用M2、M3、M4表示），适当调整水泥和砂、石材料用量，其配合比如表3所示。

表2　MixConverter的技术指标

表3　砼试验配合比　kg/m3

1.2.2抗压强度和抗弯强度试验

抗压强度和抗弯强度试验均参照文献［6］进行，其中抗压强度试验采用尺寸为100mm×100mm ×100mm的非标准立方体试件，抗弯强度试验采用尺寸为100mm×100mm×400mm的非标准棱柱体试件。分别测试其7、14和28d抗压强度及抗弯强度，试验结果如表4所示。

由表4可知：维持砼坍落度基本不变，MixCon-verter的掺入，减少了砼单位用水量，增加了砼7、14 和28d抗压强度及抗弯强度，起到了减水增强的作用。掺加0.2%MixConverter的M2试件的抗压、抗折强度稍高于M0试件，掺加0.3%和0.4% MixConverter的M3、M4试件的7d抗压强度比M0试件分别提高7.7%、12.8%，28d抗压强度分别提高9.5%、13.4%，7d抗折强度分别提高9.6%、10.2%，28d抗折强度分别提高9.1%、11.8%。说明在砼中掺MixConverter能明显提高砼的早期和后期强度，且掺量越多强度提高越明显。这是因为MixConverter在砼拌和过程中参与水化反应，能促进水化硅酸钙凝胶的产生，使砼内部形成更为致密的微观结构，进而提高砼的早期强度。此外，在砼养护过程中，MixConverter还能使砼水化程度最大化，进一步提高砼的密实度，使后期强度也明显提高。

表4　砼坍落度和强度试验结果

1.2.3抗裂性能试验

采用平板法进行试验，试验模具参考文献［7］、［8］的研究成果，结构尺寸为600mm×900mm× 80mm。向模具内浇筑砼，振捣、抹平后用塑料薄膜覆盖，2h后用40W电风扇对试件表面吹风，24h后结束。记录初裂时间，试验结束后统计裂纹数量、长度与最大宽度。以平均开裂面积a、单位面积开裂数b和单位面积的总开裂面积c3个指标评定开裂等级，a、b和c分别按式（1）、式（2）、式（3）计算。

a=∑Wi·Li/（2N）（1）式中：Wi为第i条裂缝的最大宽度（mm）；Li为第i条裂纹的长度（mm）；N为总裂纹数。

b=N/A（2）c=a×b（3）开裂评价等级分为四级，划分准则：1）只有非常细的裂纹；2）a＜10mm2；3）b＜10条/m2；4）c ＜100mm2/m2。若满足划分准则中的4个条件，则为Ⅰ级；若满足划分准则中的3个条件，则为Ⅱ级；若满足划分准则中的2个条件，则为Ⅲ级；若一个也不满足，则为Ⅳ级。Ⅳ级开裂最严重。

基于强度试验结果，对M0和M3、M4试件进行平板抗裂试验，采用高倍显微镜连续观测24h。试验过程中发现M0试件4h后开始出现裂缝，试验结束后按式（1）～（3）计算，得a=3.02mm2，b= 4.23条/m2，c=12.77mm2/m2，开裂等级为Ⅱ级。而添加MixConverter的M3与M4试件在试验过程中表面始终未出现裂缝。同时还发现M0试件试件表面有泌水现象，而M3与M4试件表面未发生泌水（如图1所示）。由此可见，掺加MixConverter能明显改善砼的塑性开裂性能。这是因为砼的塑性收缩主要是由于砼表面的失水速度大于泌水速度造成的，添加MixConverter能减少砼泌水现象的发生，从而有效防止砼的塑性收缩开裂。

图1　试件开裂情况

1.2.4抗氯离子渗透性试验

对砼耐久性来说，除考虑水的渗透性外，还要考虑氯离子渗透引起的对砼的破坏和钢筋的锈蚀。如：砼路面冬季下雪结冰时常撒除冰盐，由于除冰盐可与水泥的水化产物反应生成易溶解的盐，和铝酸钙水化产物反应生成膨胀性很大的复盐（C3A· CaCl2·10H2O），会使砼路面遭到破坏；海洋工程砼遭受海水中氯盐的侵蚀时，也与氯离子的渗透有关。

参照JTG/TB07-01-2006《公路工程混凝土防腐技术规范》，采用简单实用的RCM法进行测量。选取M3试件作为对比试件，试验结果如表5所示。与M0基准砼相比，M3砼的抗氯离子扩散系数显著降低。按ASTMC1202-94评价抗氯离子渗透能力，M0、M3分别为中和低。

表5　砼氯离子扩散系数试验结果

2　现场应用效果研究

为了验证MixConverter的实际应用效果，在广东省某高速公路上铺筑160m试验路。

2.1现场配合比设计与施工

现场施工的基准水泥砼与掺MixConverter水泥砼的配合比及性能分别如表6、表7所示。在施工拌和过程中发现，MixConverter试验段的新拌砼均匀、粘聚性良好，保水性较好、无离析现象，坍落度为35mm，砼能振捣密实。

表6　水泥砼基准组的配合比及性能

表7　掺MixConverter水泥砼的配合比及性能

2.2现场检测

试验段施工完成后，对试验段路面的正面和侧面进行回弹测试，试验结果如表8所示。另外，在试验段路面中钻芯取样，芯样表面集料级配良好，泥浆包裹较好，芯样密实，芯样劈裂抗拉极限强度为3.87MPa，换算成小梁抗折强度为6.07MPa。根据试验路检测结果，路面没有出现板块断裂及面板表面脱皮、印痕、裂纹和缺边掉角现象。说明在砼中掺MixConverter可明显改善砼的强度与开裂。

表8　路面回弹测试结果

3　结语

该文通过室内抗压强度、抗弯强度、抗开裂性能、抗氯离子渗透性试验验证MixConverter在水泥砼中的应用效果，试验结果表明添加MixConverter后，砼的抗压与抗弯强度明显提高，塑性收缩开裂的扩展得到有效防止，抗氯离子扩散系数显著降低。试验路的铺筑效果也进一步证明在水泥砼中添加MixConverter可明显改善砼的强度与开裂性能，值得推广应用。

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