道路硅酸鹽水泥的性能與推廣應用
2006-04-29 00:00
摘要：本文介紹了道路硅酸鹽水泥的技術特性以及在水泥混凝土路面的應用，對目前國內外道路硅酸鹽水泥的發(fā)展現狀進行了比較，介紹了廣東省唯一的道路硅酸鹽水泥生產企業(yè)花東水泥二廠所生產的道路硅酸鹽水泥的性能測試情況，并與國內其他生產企業(yè)進行了比較。
關鍵詞：道路硅酸鹽水泥；耐磨性；干縮性
1 前言
隨著公路交通現代化建設的快速發(fā)展，發(fā)展水泥混凝土路面已經放到道路建設的重要位置。由于混凝土路面比瀝青路面具有使用壽命長、施工簡單、維修費用低的優(yōu)勢，同時還具有良好的耐磨性和抗沖擊性特點，因此在世界各國廣泛采用。世界發(fā)達國家在高級、重交通道路上的水泥路面發(fā)展較快，如英國新建干線公路水泥路面占55%，美、法、德國高速公路中水泥路面各占40%、30%、30%。
和迅速發(fā)展的公路建設相比，我國道路水泥的發(fā)展卻相對遲緩。廣東省的公路建設發(fā)展是位居全國首列的，據報道，至2005 年12 月28 日粵贛、渝湛粵境段、西部沿海珠海的三條公路同日通車，廣東省高速公路建設實現歷史性突破，全省高速公路通車里程突破3100 公里，位居全國第二。與快速發(fā)展的公路建設相反的是廣東省道路水泥的發(fā)展卻相當滯后，全省只有花都區(qū)花東水泥二廠一家企業(yè)具有生產道路硅酸鹽水泥的生產資質，公路建設大都采用普通硅酸鹽水泥。目前不少的公路混凝土路面早期損壞嚴重，除與施工質量有關外，還與施工部門對路用水泥的品質了解不多，重視不夠，控制不嚴很有關系，特別是在高等級公路工程。
本文對當前國內外道路水泥的現狀進行介紹，并選擇了花東水泥二廠生產的海鷹牌42.5 道路硅酸鹽水泥與其它道路水泥進行性能比較，籍此介紹道路硅酸鹽水泥的要求與特點，從而推動我省道路水泥的應用與發(fā)展。必須明確的是，對路用水泥品質的要求與規(guī)定，是保證獲得優(yōu)質、耐久的路面混凝土的重要因素。不是任何一種水泥或任何規(guī)定品種的水泥都能用來建設路橋的，對路用水泥的要求太放松，對發(fā)展高等級公路水泥混凝土路面和保證工程質量是十分不利的。
2 國內外道路水泥的發(fā)展情況
2.1 國外道路水泥發(fā)展情況
根據中國建材研究院的研究報告，國外從20 世紀50 年代初就開始了道路硅酸鹽水泥的研究工作。如日本在《高速公路設計要領》中規(guī)定了混凝土路面板可采用中熱水泥、道路水泥，對路用水泥提出了礦物組成、凝結時間及抗折強度的要求。在歐洲混凝土道路的標準和實踐中，法國、捷克、瑞典、德國都對路用水泥作出了礦物組成、組份含量等特殊要求，從而改善水泥的某些性能。而羅馬尼亞則是目前國際上唯一專門生產道路水泥的國家，并制訂了比波特蘭水泥要求更高的標準要求。
上述情況說明世界各國對路用水泥的選擇都十分重視，而不是人們所想象的不論什么水泥都用來鋪筑路面。
2.2 我國道路水泥的發(fā)展與要求
我國從20 世紀50 年代開始研究道路水泥，并最終于1992 年制訂了第一個道路水泥國家標準GB13693-92《道路硅酸鹽水泥》，將道路水泥作為一個專門品種生產，并與2005 年對該標準進行了修訂。
表1 列出了現行國家標準GB13693-2005 對道路水泥各項指標要求與我國五大通用水泥中的硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥進行對比。
從表1 可見，道路硅酸鹽水泥的技術要求要高于同等級的通用水泥，其主要特點體現為對混凝土耐久性及質量影響重要的理化指標與通用水泥相同甚至嚴于通用水泥，如凝結時間、比表面積、MgO、SO3、安定性等，同時又區(qū)別于通用水泥，體現出早強、高抗折強度，干縮小、耐磨性好及脆性小的優(yōu)良性能。道路水泥的性能與其化學成份和礦物組成有著密切的關系，其最主要的特殊性能是耐磨性和干縮性。由于水泥熟料中主要礦物的耐磨性能按下列順序排列：C4AF>C3S>C2S>C3A，而收縮率為：C3A>C3S>C4AF>C2S，因此道路水泥標準嚴格規(guī)定了水泥熟料中C4AF 和C3A 含量，以保證生產出耐磨性能好、干縮率低的道路硅酸鹽水泥。
從目前生產情況看，我國生產道路硅酸鹽水泥的企業(yè)有近100 家，其中包括間斷生產和長期生產的廠家。
在1999 年以后，我國高等級公路建設快速發(fā)展，道路水泥的產量逐年增加，在高速公路、機場、橋梁和隧道得到廣泛的應用。2005 年交通部發(fā)布實施的《公路水泥混凝土路面施工技術規(guī)范》明確提出特重、重交通路面應優(yōu)先采用道路硅酸鹽水泥，這一規(guī)定無疑將為道路水泥的推廣應用提供更廣闊的空間。
3 道路水泥的性能比較
由表2、3 可以看出，我省花東水泥二廠所生產的道路硅酸鹽水泥熟料與國內其他主要生產廠家的熟料質量水平接近，C4AF 含量較高，完全符合道路硅酸鹽水泥標準對熟料的要求。由于高等級公路要具有高抗折強度、耐磨性好、低收縮等特點，因此對于水泥的要求也相應嚴格?！豆匪嗷炷谅访媸┕ぜ夹g規(guī)范》中特重交通路面對于水泥抗折強度的要求3 天和28 天分別為4.5 和7.5，抗壓強度為25.5 和57.5，從上述要求來看，花東水泥二廠生產的水泥完全符合特重交通路面對水泥的質量要求。另外，由于特殊的熟料組成，使得道路水泥的水化熱低，經測試，道路水泥的水化熱達到中熱水泥的標準，對于減少施工中由于水化熱引起的溫差變形而導致混凝土裂縫具有重要作用。同時，道路水泥嚴格規(guī)定生產所用混合材只能是一級粉煤灰或?；郀t礦渣、電爐磷渣，使得道路水泥具有良好的施工性能和抗侵蝕性能。
檢測結果表明，道路水泥具有良好的抗硫酸鹽侵蝕性能，抗蝕系數高于通用水泥，對于抵御周圍介質對混凝土路面侵蝕具有重要作用。
4 道路水泥的應用
道路水泥在路面混凝土的應用性能及使用效果歸納起來可包括以下內容：
⑴拌和物和易性好，不離析、不泌水，凝結時間合理，施工操作方便；
⑵早期強度高，后期強度增長迅速，可縮短拆模時間，切縫時間提前，加快施工速度；
⑶高抗折強度和低抗折彈性模量，是高等級公路、機場混凝土路面用的優(yōu)良水泥品種；
⑷低收縮性使得路面出現收縮裂縫的可能性降低；
⑸耐磨性好，從已有路面使用情況看，道路水泥混凝土路面密實性好，耐磨性明顯優(yōu)于普通水泥混凝土路面；
⑹優(yōu)良的性價比。配制相同等級混凝土，每立方米混凝土可少用20～40 公斤水泥，經濟效益明顯。
5 結論
⑴道路水泥作為一個專用的水泥品種，經過幾十年的發(fā)展，無論從生產技術還是配套標準都已經比較成熟。由于廣大的道路施工部門對于道路水泥不了解，使得目前大部分混凝土路面用水泥仍然是普通硅酸鹽水泥，從而也限制了道路硅酸鹽水泥的進一步發(fā)展。
⑵公路水泥混凝土路面對水泥的要求是非常嚴格的，不是隨便什么品種的水泥都可以使用，對于路用水泥的選擇必須嚴格按照技術要求進行。
⑶我省花東水泥二廠生產的道路硅酸鹽水泥產品性能與國內主要生產企業(yè)水平相當，完全可以滿足高等級公路甚至是特重交通路面對水泥的質量要求，應加大對道路水泥的推廣及應用宣傳力度。
⑷無論是水泥生產企業(yè)，還是道路施工部門，應該加強相互間的溝通與交流，共同促進道路水泥的應用與發(fā)展。
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