一种连续配筋混凝土路面膨胀剂掺量确定方法
【专利摘要】本发明公开了一种连续配筋混凝土路面膨胀剂掺量确定方法，通过制备不同膨胀剂的试件，再绘制膨胀剂掺量与裂缝宽度、应力的关系曲线，最后根据关系曲线确定最佳掺量，本发明确定膨胀剂掺量的方法简单，且定量确定了连续配筋混凝土路面膨胀剂掺量值，根据最佳掺量添加膨胀剂制成的连续配筋混凝土可以有效避免了由于膨胀剂掺量值过少而引起连续配筋混凝土路面裂缝宽度较大以及膨胀剂掺量值过大而造成的连续配筋混凝土路面拱起破坏。
【专利说明】
-种连续配筋混凝±路面膨胀剂惨量确定方法
技术领域
[0001] 本发明属于连续配筋混凝±路面领域，具体设及一种连续配筋混凝±路面膨胀剂 渗量确定方法。
【背景技术】
[0002] 国内外学者经过多年研究发现：相比于普通水泥混凝±路面，连续配筋混凝±路 面(简称CRCP)在纵向配置连续钢筋，不设缩缝，耐久性大幅提高，且行车舒适。但在重载交 通和环境因素作用下，CRCP也会出现各种病害，其中冲断是最主要的表现形式。冲断指两个 间距很小(小于0.6m)的横向裂缝与短的纵向裂缝和路面边缘(或纵向接缝)所围成的区域 及剥落、破碎等严重的?'型裂缝。初期的横向细微裂缝在车辆荷载和环境作用下逐渐发展 变宽，外界的盐和水进入板底，造成路面板和钢筋的侵蚀。在车辆荷载的作用下，裂缝处的 剥落及不均匀的板底支撑会造成路面板横向拉应力过大，产生纵向裂缝，进而形成冲断。研 究表明，CRCP裂缝宽度对于冲断影响很大。裂缝过宽时，裂缝处的剥落会比较严重，裂缝处 的传荷能力会降低，造成车辆荷载作用下路面板内的拉应力增大，造成板的纵向开裂，进而 造成冲断。故一般裂缝宽度越大，冲断越多。
[0003] 在连续配筋混凝±中渗加膨胀剂可W降低裂缝宽度，进而减少冲断。膨胀剂渗量 过小，不能有效降低裂缝宽度，不能有效减少冲断;反之，渗量过大，则容易造成CRCP的拱起 破坏，故需要确定膨胀剂的最佳渗量。但是，目前膨胀剂的渗量仅根据经验直接给定。如文 献1 (李九苏，刘朝辟、姚佳良.粉煤灰、膨胀剂双渗技术提高连续配筋混凝±性能的试验研 究J中外公路，2006，（ 3): 242-244)仅凭经验直接给出了一个膨胀剂渗量，没有给出确定的 过程或依据。因此，目前尚缺乏一种定量确定连续配筋混凝±膨胀剂最佳渗量的方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述不足，提供一种连续配筋混凝±路面膨胀剂渗量确定 方法，能够定量确定连续配筋混凝±膨胀剂最佳渗量。
[0005] 为了达到上述目的，本发明包括W下步骤：
[0006] 步骤一，制备不同膨胀剂渗量下的连续配筋混凝±试件，测定不同膨胀剂渗量下 连续配筋混凝±干缩应变、溫缩系数；
[0007] 步骤二，计算不同膨胀剂渗量下连续配筋混凝±路面的裂缝宽度、应力；
[000引步骤Ξ，分别绘制膨胀剂渗量与裂缝宽度、应力的关系曲线；
[0009] 步骤四，根据关系曲线确定膨胀剂的最佳渗量。
[0010] 所述步骤一中，干缩应变、溫缩系数的测定是通过水泥混凝±干缩、溫缩试验得到 的;干缩试验中养护箱内养护溫度为20 ± 2 °C、相对湿度为60 ± 5 % ;溫缩试验中试验溫度在 0°C~40°C范围内变化，溫度间隔采用10°C，每个溫度点恒溫化。
[0011] 所述步骤二中，计算不同膨胀剂渗量下连续配筋混凝±路面的裂缝宽度、应力的 方法如下：
[0012]根据不同膨胀剂渗量下连续配筋混凝±的干缩、溫缩系数，利用公式（1)计算连续 配筋混凝±路面的裂缝宽度，利用公式(2)计算连续配筋混凝±路面的最大应力：
[0025] 其中，μ。为连续配筋混凝±路面裂缝宽度，单位为mm;〇s|x=〇为连续配筋混凝±路面 的最大应力，单位为MPa;a。为混凝上溫缩系数，单位为1(T6/°C; ΔΤ为溫度下降，单位为°C; Esh为混凝±干缩应变，单位为10-6; Ec为混凝±弹性模量，单位为化;L为裂缝间距的一半，单 位为m; As为钢筋面积，单位为m2; ds为钢筋直径，单位为m; Es为钢筋弹性模量，单位为化;b 为纵向钢筋间距，单位为m;ks为钢筋与混凝±间的粘结刚度系数，单位为Pa/m;kc为基层与 面层间的摩阻力系数，单位为化/m; h为面层厚度，单位为m; Ac为混凝±面积，单位为m2。
[0026] 所述步骤四中，确定膨胀剂的最佳渗量的方法如下：
[0027] 为避免连续配筋混凝±路面的拱起破坏，取连续配筋混凝±路面的最大压应力值 为3.22MPa，根据步骤Ξ中的关系曲线，裂缝宽度值为0、压应力值小于3.22MPa时最小的膨 胀剂渗量即为最佳渗量。
[0028] 与现有技术相比，本发明通过制备不同膨胀剂的试件，再绘制膨胀剂渗量与裂缝 宽度、应力的关系曲线，最后根据关系曲线确定最佳渗量，本发明确定膨胀剂渗量的方法简 单，且定量确定了连续配筋混凝上路面膨胀剂渗量值，根据最佳渗量添加膨胀剂制成的连 续配筋混凝±可^有效避免了由于膨胀剂渗量值过少而引起连续配筋混凝±路面裂缝宽 度较大W及膨胀剂渗量值过大而造成的连续配筋混凝±路面拱起破坏。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明实施例裂缝宽度随膨胀剂渗量变化曲线；
[0030] 图2为本发明实施例混凝±应力随膨胀剂渗量变化曲线。
【具体实施方式】
[0031 ]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0032] 参见图1和图2,实施例：
[0033] 步骤一，制备不同膨胀剂渗量下的连续配筋混凝±试件，测定不同膨胀剂渗量下 连续配筋混凝±干缩系数、溫缩系数：
[0034] 按照《公路工程水泥及水泥混凝±试验规程》JTG E30-2005中T 0566-2005进行水 泥混凝±试件干缩试验，得到混凝±试件干缩应变。
[00；35] 按照《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009中T 0855-2009"仪 表法"进行水泥混凝±试件溫缩试验，得到混凝±试件溫缩系数。
[0036] 分别制备膨胀剂渗量为0%、8%、10%、12%的连续配筋混凝±试件，该实施例中 所用原料为：
[0037] 膨胀剂:河南信阳博臨建材有限公司生产的130型肥SA高性能混凝±膨胀剂，具体 指标如表1所示。
[00；3 引
[0040] 表mcsA膨胀剂的性能指标
[0041] 水泥：陕西秦岭水泥股份有限公司生产的P0 42.5型水泥，性能指标满足《通用娃 酸盐水泥KGB175-2007)要求；
[0042] 细集料:河砂，该砂为中砂，技术指标符合《公路水泥混凝±路面施工技术规范》 (JTG F30-2003)的技术要求；
[00创粗集料:花岗岩碎石，采用5~10mm和10~20mm两种粒径的组合级配，其中5~10mm 碎石质量：10~20mm碎石质量=3 : 7。技术指标符合《公路水泥混凝±路面施工技术规范》 (JTG F30-2003)的技术要求；
[0044]粉煤灰:河北灵寿县盛耀矿产品有限公司生产的I级粉煤灰，其具体指标如表2所 /J、- 〇
[0045]
[0046] 表2粉煤灰性能指标
[0047] 娃灰:河北灵寿县盛耀矿产品有限公司生产的娃灰，其具体指标如表3所示。
[004引
[0049] 表3娃灰的指标
[0050] 微聚乙締醇(PVA)纤维：山东泰安凌众复合材料有限公司生产的PVA纤维，具体指 标如表4所示。
[0化1 ]
[0化2] 表4PVA纤维材料参数
[0053]微钢纤维：山东泰安凌众复合材料有限公司生产的微钢纤维，具体指标如表5所 /J、- 〇
[0化4]
[0055] 表5微钢纤维材料参数
[0056] 减水剂：陕西中易化工有限公司的高效减水剂，淡黄色粉末，减水率最高达30%， 能与任何比例水混溶，渗量选择胶凝材料总质量的1%。具体性能指标如表6所示。
[0化7]
[005引表6减水剂的性能指标
[0059] 拌合用的水是西安本地的饮用水，满足规范要求。
[0060] 该实施例的水泥混凝±试件组成如下：
[oow] 试件为lOcmX 10cmX40cm的棱柱体。胶凝材料质量为1 .76kg;其中：水泥 1.27744kg，粉煤灰0.3524kg，娃灰0.1321 化g。其它材料:水0.74kg;微钢纤维0.1884kg; PVA 纤维0.004kg;减水剂0.0176kg;砂2.2713化g;粗集料4.82664kg;膨胀剂渗量分别选择胶凝 材料质量的0% (0kg)、8% (0.1408kg)、10% (0.176kg)和 12% (0.211 化邑）。
[0062] 进行干缩、溫缩试验，获得干缩应变、溫缩系数。
[0063] 根据《公路工程水泥及水泥混凝±试验规程》JTG E30-2005中T 0566-2005进行水 泥混凝±试件干缩试验，得到试件干缩系数。其中：干缩箱内养护溫度为20 ± 2 °C、相对湿度 为60±5%。根据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009中T 0855-2009 "仪表法"进行水泥混凝±试件溫缩试验，得到试件溫缩系数。其中：溫缩试验溫度在〇°C~ 40°C范围内变化，溫度间隔采用10°C，每个溫度点恒溫化。结果见表7。
[0064]
[0065] 表7不同膨胀剂渗量下28d混凝±干缩应变、溫缩系数
[0066] 步骤二，计算不同膨胀剂渗量下连续配筋混凝±的裂缝宽度、应力：将干缩应变、 溫缩系数带入公式（1)计算连续配筋混凝±路面的裂缝宽度，代入公式(2)计算续配筋混凝 ±路面的最大应力，计算结果如表8所示。
[0079]其中，化为连续配筋混凝±路面裂缝宽度，单位为mm;〇s|x=o为连续配筋混凝±路 面的最大应力，单位为MPa;a。为混凝上溫缩系数，单位为1(T6/°C; ΔΤ为溫度下降，单位为 °C;Esh为混凝±干缩应变，单位为1(T6;Ec为混凝±弹性模量，单位为化;L为裂缝间距的一 半，单位为m;As为钢筋面积，单位为m2;ds为钢筋直径，单位为m;Es为钢筋弹性模量，单位为 化;b为纵向钢筋间距，单位为m;ks为钢筋与混凝±间的粘结刚度系数，单位为化/m;kc为基 层与面层间的摩阻力系数，单位为化/m;h为面层厚度，单位为m;Ac为混凝±面积，单位为 m2。
[0080]
[0081 ]表8裂缝宽度与应力计算结果
[0082] 步骤Ξ，分别绘制膨胀剂渗量与裂缝宽度、应力的关系曲线：W膨胀剂渗量为横坐 标，分别W裂缝宽度和混凝±应力为纵坐标绘制曲线，如图1、图2所示。
[0083] 步骤四，确定膨胀剂的最佳渗量:为避免连续配筋混凝±路面的拱起破坏，取连续 配筋混凝±路面的最大压应力值为3.22MPa。根据步骤3)中曲线关系，当膨胀剂渗量为12% 时，混凝±的裂缝宽度为零，同时在混凝±内部形成一定的压应力，而且压应力小于 3.22MPa。根据试验结果可得该实施例下膨胀剂最佳渗量为12%。
【主权项】
1. 一种连续配筋混凝土路面膨胀剂掺量确定方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一，制备不同膨胀剂掺量下的连续配筋混凝土试件，测定不同膨胀剂掺量下连续 配筋混凝土干缩应变、温缩系数； 步骤二，计算不同膨胀剂掺量下连续配筋混凝土路面的裂缝宽度、应力； 步骤三，分别绘制膨胀剂掺量与裂缝宽度、应力的关系曲线； 步骤四，根据关系曲线确定膨胀剂的最佳掺量。2. 根据权利要求1所述的一种连续配筋混凝土路面膨胀剂掺量确定方法，其特征在于， 所述步骤一中，干缩应变、温缩系数的测定是通过水泥混凝土干缩、温缩试验得到的；干缩 试验中养护箱内养护温度为20 ±2°C、相对湿度为60 ±5%;温缩试验中试验温度在0°C~40 °C范围内变化，温度间隔采用10°C，每个温度点恒温3h。3. 根据权利要求1所述的一种连续配筋混凝土路面膨胀剂掺量确定方法，其特征在于， 所述步骤二中，计算不同膨胀剂掺量下连续配筋混凝土路面的裂缝宽度、应力的方法如下： 根据不同膨胀剂掺量下连续配筋混凝土的干缩、温缩系数，利用公式（1)计算连续配筋 混凝土路面的裂缝宽度，利用公式(2)计算连续配筋混凝土路面的最大应力：其中： bi= (ai+a2-ri2)/ai； b2= (ai+a2-r32)/ai； Γ2 = ~Γ1；Γ4 = ~Γ3; 其中，μ。为连续配筋混凝土路面裂缝宽度，单位为mm;〇s|x=Q为连续配筋混凝土路面的最 大应力，单位为MPa;a。为混凝土温缩系数，单位为l〇_6/°C; ΔΤ为温度下降，单位为^巧仏为 混凝土干缩应变，单位为ΙΟΛΕ。为混凝土弹性模量，单位为Pa;L为裂缝间距的一半，单位为 m; As为钢筋面积，单位为m2;ds为钢筋直径，单位为m;Es为钢筋弹性模量，单位为Pa; b为纵 向钢筋间距，单位为m;ks为钢筋与混凝土间的粘结刚度系数，单位为Pa/m;kc为基层与面层 间的摩阻力系数，单位为Pa/m; h为面层厚度，单位为m; Ac为混凝土面积，单位为m2。4.根据权利要求1所述的一种连续配筋混凝土路面膨胀剂掺量确定方法，其特征在于， 所述步骤四中，确定膨胀剂的最佳掺量的方法如下： 为避免连续配筋混凝土路面的拱起破坏，取连续配筋混凝土路面的最大压应力值为 3.22MPa，根据步骤三中的关系曲线，裂缝宽度值为0、压应力值小于3.22MPa时最小的膨胀 剂掺量即为最佳掺量。
【文档编号】C04B16/06GK105948609SQ201610254575
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】张洪亮, 余进洋, 何磊磊, 张永平, 苏曼曼
【申请人】长安大学