粗集料对水泥混凝土路面使用性能的影响

２０１２年第６期　
（总第２２０期）　

黑龙江交通科技　

ＨＥＩＬＯＮＧＪｌＡＮＧ　ＪｌＡＯＴＯＮＧ　ＫＥＪｌ　
Ｎｏ．６，２０１２　

（Ｓｕｍ　Ｎｏ．２２０）　

粗集料对水泥混凝土路面使用性能的影响　
郭永军　
（哈同公路管理处）　

摘要：当前公路建设施工技术条件下，水泥混凝土路面通常是采用水泥、集料和适宜的水分或钢筋进行公　
路路面铺筑的施工形式。集料对于水泥混凝土路面施工性能有着重要的支撑稳固作用，为有效保障和延长　
水泥混凝土路面使用期限，基于粗集料对水泥混凝土路面使用性能的影响进行了分析阐述。　
关键词：水泥混凝土；路面性能；粗集料；影响分析　
中图分类号：Ｕ４１６．２１６　文献标识码：Ｃ　文章编号：１００８—３３８３（２０１２）０６—００１６—０１　

１水泥混凝土路面施工中粗集料的性质分析　
集料，又称骨料，是构成混凝土材料的重要成分，集料质　
量对于所构成的混凝土性能影响较大。水泥混凝土材料中，　
集料主要起骨架支撑作用，同时作为水泥胶凝材料的充填材　
料，能够有效减少水泥胶凝固化干缩应力造成的结构体积变　
化。根据集料的颗粒粒径大小，集料通常分为粗集料与细集　
料两种型号，粒径规格大于４．７５　ｍｍ以上的集料一般称为　
粗集料，通常包括岩石天然风化而成的卵石或砾石或者人工　
轧制的破碎砾石等材料。　
相对于水泥混凝土材料来说，粗集料的性质包括物理性　质、力学性质和化学性质等类型，粗集料的各种密度、吸水　性、耐候性及空隙率等物理常数属于其物理性质；抗压碎能　力和磨耗性是路用粗集料力学性质的重要指标，力学性质还　包括粗集料的压碎值、冲击值、磨耗值、磨光值等相关性质。　密度是粗集料的重要物理特性，通常包括堆积密度、表观密　度，表干密度和毛体积密度等，是指一定单位体积物质颗粒　的质量、干质量、饱和面干质量或全部毛体积的干质量。吸　水性是指集料吸收水份的吸水能力和饱水率，耐候性是指集　料抵抗干湿冻融循环以及温度变化等不利气候影响的限值　能力。作为检测粗集料相对承载性的重要指标，压碎值是指　在连续荷载施加条件下集料抵抗压碎的能力；磨耗性是指集　料在一定荷载冲击摩擦阻力综合作用下自身粒径质量体积　抵抗外部撞击、摩擦作用的能力，磨耗值是评定路面表层集　料抵抗车轮磨耗的能力。冲击值是集料在高速运行车辆的　急制动或颠簸过程中产生的路面冲击作用下，抵抗连续重复　冲击荷载作用的性能称为冲击韧性。磨光值是指路用集料　在承载过程中为满足路面抗滑性所具备的耐磨光性衡量值。　粗集料的化学性质涉及到硫化物和硫酸盐等有害杂质含量　以及碱集料反应等相关性质。　２粗集料对与水泥混凝土路面性能的影响　．　由于受路面行车荷载压力冲击、磨损以及自然冻涨破坏　因素的制约，水泥混凝土路面面板在施工和使用中往往会产　生磨损、开裂、断板、剥落或起拱、塌陷等诸多影响行车安全　舒适性及路面使用期限的病害，水泥混凝土中的粗集料成分　通常要占总体积的５０％一８０％左右，在水泥混凝土路面结　构中发挥着重要的骨架承载和稳固性能，对混凝土路面使用　性能的耐久性影响较大。　２．１粗集料对水泥混凝土路面承载强度性能的影响　水泥混凝土路面粗集料的最大粒径和中间颗粒的级配，　是制约路面承载刚度与强度的重要因素。粗集料本身具有　的强度耐压性能以及力学性能与其粒径大小和中间颗粒的　组合程度密切相关。中间颗粒具有补偿粗集料粒径减小导　致砂浆需要量增大的弊端，保障粗集料堆积密实度，稳定路　面结构强度的性能。实践表明，粗集料颗粒粒径越大，其表　面积越小，界面粘结力也就越小，在施工振捣过程中下沉速　度越快，容易造成混凝土内部颗粒分布不均匀，从而影响混　凝土抗折强度。如果在路面施工中相关粗集料的化学成分　及杂质含量过高，吸水性与饱和率过大，级配粒径控制不严　收稿日期：２０１２—０３一Ｏ５　・１６・　格，将会造成粗集料自身压碎值降低，路面粗集料间的孔隙　率过大，导致水泥混凝土路面的承载强度性能在荷载反复作　用下遭到不同程度的破坏。　２．２粗集料对水泥混凝土路面耐磨抗耗性能的影响　路面磨损是水泥混凝土路面常见的现象，路面耐磨抗耗　性能，是指路面结构所具有的抵抗车辆轮载运行对路面造成　耗损劣化的能力。水泥混凝土路面通常是由一定级配的砂　石与水泥按比例进行混合拌制后浇筑施工而成，其集料的抗　磨蚀性能相对不一。水泥混凝土路面的耐磨抗损程度取决　于混凝土中粗集料的比例及其抗磨蚀性能，混凝土强度越　
高，路面耐磨耗性就越大。事实上，粗集料颗粒的级配与分　
布均匀程度，对路面面板表层的耐磨耗性能乃至整个路面的　
寿命关系很大，粗集料颗粒级配或分布不均匀，中间颗粒过　
少，造成混凝土砂浆含量过多，导致路面孔隙通道较多，容易　
在使用过程中被压碎和侵蚀，降低了混凝土面层的整体强　
度。当水泥混凝土路面受到高速行车车辆轮载的重压、摩　
擦、切削等磨蚀破坏作用时，其破坏力首先作用于混凝土路　
面表层之上，随着路面集料颗粒凸出程度的增加，其顶面遭　
受车辆轮载磨蚀的作用力不断加大，造成磨蚀速度随之相应　
增加。同时，路面水泥层受磨蚀的作用力则随集料凸出程度　
的增加而减小。因此混凝土粗集料的粒径普遍较大、单级配　
且针片状颗粒较多，含泥量超标严重，都会影响到路面整体　
耐磨抗耗性能。　
２．３粗集料对混凝土路面抗冲击与疲劳性能的影响　
就水泥混凝土路面的耐久性而言，抗冲击与疲劳强度是　
优化路面使用性能延长其使用寿命与期限的重要因素。路　
面高速荷载行车过程中，由于重压及惯性阻力的作用，行车　
荷载对路面会形成反复冲击破坏作用，疲劳性性是路面整体　
性能的重要体现，路面混凝土的强度与水灰比指标一定的情　
况下，粗集料的颗粒形状及强度要求，影响拌和物的和易性　
及可压实性能。如果水泥混凝土中的粗集料的粒径过小、中　
间颗粒强度分布不均匀，造成粗集料的孔隙率过大或承载力　
弱化，将会严重降低路面混凝土面板的抗冲击与疲劳强度。　
研究资料表明，尖棱角与片针状颗粒会互相嵌锁，使混凝土　
难以密实，混凝土粗集料的最大粒径越小，其抗冲击与疲劳　
强度就越好，采用圆角粗集料可以延长混凝土路面的使用寿　
命。　
３结束语　
总之，作为水泥混凝土的重要构成材料，粗集料自身结　
构强度及耐磨性能对于混凝土路面的使用性能有着不同程　
度的影响。随着当前交通流量与行车密度的不断增加，分析　
粗集料在混凝土施工中的级配参数，有利于延长水泥混凝土　
的使用期限。　

参考文献：　
［１］李红．水泥混凝土路面原材料的技术要求［Ｊ］．公路，２００３．　
［２］　林海强．关于对公路水泥混凝土路面使用寿命的探讨［Ｊ］．中　
小企业管理与科技，２００９．