摘要:本文介绍了道路硅酸盐水泥的技术特性以及在水泥混凝土路面的应用,对目前国内外道路硅酸盐水泥的发展现状进行了比较,介绍了广东省唯一的道路硅酸盐水泥生产企业花东水泥二厂所生产的道路硅酸盐水泥的性能测试情况,并与国内其他生产企业进行了比较。
关键词:道路硅酸盐水泥;耐磨性;干缩性
1 前言
随着公路交通现代化建设的快速发展,发展水泥混凝土路面已经放到道路建设的重要位置。由于混凝土路面比沥青路面具有使用寿命长、施工简单、维修费用低的优势,同时还具有良好的耐磨性和抗冲击性特点,因此在世界各国广泛采用。世界发达国家在高级、重交通道路上的水泥路面发展较快,如英国新建干线公路水泥路面占55%,美、法、德国高速公路中水泥路面各占40%、30%、30%。
和迅速发展的公路建设相比,我国道路水泥的发展却相对迟缓。广东省的公路建设发展是位居全国首列的,据报道,至2005 年12 月28 日粤赣、渝湛粤境段、西部沿海珠海的三条公路同日通车,广东省高速公路建设实现历史性突破,全省高速公路通车里程突破3100 公里,位居全国第二。与快速发展的公路建设相反的是广东省道路水泥的发展却相当滞后,全省只有花都区花东水泥二厂一家企业具有生产道路硅酸盐水泥的生产资质,公路建设大都采用普通硅酸盐水泥。目前不少的公路混凝土路面早期损坏严重,除与施工质量有关外,还与施工部门对路用水泥的品质了解不多,重视不够,控制不严很有关系,特别是在高等级公路工程。
本文对当前国内外道路水泥的现状进行介绍,并选择了花东水泥二厂生产的海鹰牌42.5 道路硅酸盐水泥与其它道路水泥进行性能比较,籍此介绍道路硅酸盐水泥的要求与特点,从而推动我省道路水泥的应用与发展。必须明确的是,对路用水泥品质的要求与规定,是保证获得优质、耐久的路面混凝土的重要因素。不是任何一种水泥或任何规定品种的水泥都能用来建设路桥的,对路用水泥的要求太放松,对发展高等级公路水泥混凝土路面和保证工程质量是十分不利的。
2 国内外道路水泥的发展情况
2.1 国外道路水泥发展情况
根据中国建材研究院的研究报告,国外从20 世纪50 年代初就开始了道路硅酸盐水泥的研究工作。如日本在《高速公路设计要领》中规定了混凝土路面板可采用中热水泥、道路水泥,对路用水泥提出了矿物组成、凝结时间及抗折强度的要求。在欧洲混凝土道路的标准和实践中,法国、捷克、瑞典、德国都对路用水泥作出了矿物组成、组份含量等特殊要求,从而改善水泥的某些性能。而罗马尼亚则是目前国际上唯一专门生产道路水泥的国家,并制订了比波特兰水泥要求更高的标准要求。
上述情况说明世界各国对路用水泥的选择都十分重视,而不是人们所想象的不论什么水泥都用来铺筑路面。
2.2 我国道路水泥的发展与要求
我国从20 世纪50 年代开始研究道路水泥,并最终于1992 年制订了第一个道路水泥国家标准GB13693-92《道路硅酸盐水泥》,将道路水泥作为一个专门品种生产,并与2005 年对该标准进行了修订。
表1 列出了现行国家标准GB13693-2005 对道路水泥各项指标要求与我国五大通用水泥中的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥进行对比。
从表1 可见,道路硅酸盐水泥的技术要求要高于同等级的通用水泥,其主要特点体现为对混凝土耐久性及质量影响重要的理化指标与通用水泥相同甚至严于通用水泥,如凝结时间、比表面积、MgO、SO3、安定性等,同时又区别于通用水泥,体现出早强、高抗折强度,干缩小、耐磨性好及脆性小的优良性能。道路水泥的性能与其化学成份和矿物组成有着密切的关系,其最主要的特殊性能是耐磨性和干缩性。由于水泥熟料中主要矿物的耐磨性能按下列顺序排列:C4AF>C3S>C2S>C3A,而收缩率为:C3A>C3S>C4AF>C2S,因此道路水泥标准严格规定了水泥熟料中C4AF 和C3A 含量,以保证生产出耐磨性能好、干缩率低的道路硅酸盐水泥。
从目前生产情况看,我国生产道路硅酸盐水泥的企业有近100 家,其中包括间断生产和长期生产的厂家。
在1999 年以后,我国高等级公路建设快速发展,道路水泥的产量逐年增加,在高速公路、机场、桥梁和隧道得到广泛的应用。2005 年交通部发布实施的《公路水泥混凝土路面施工技术规范》明确提出特重、重交通路面应优先采用道路硅酸盐水泥,这一规定无疑将为道路水泥的推广应用提供更广阔的空间。
3 道路水泥的性能比较
由表2、3 可以看出,我省花东水泥二厂所生产的道路硅酸盐水泥熟料与国内其他主要生产厂家的熟料质量水平接近,C4AF 含量较高,完全符合道路硅酸盐水泥标准对熟料的要求。由于高等级公路要具有高抗折强度、耐磨性好、低收缩等特点,因此对于水泥的要求也相应严格。《公路水泥混凝土路面施工技术规范》中特重交通路面对于水泥抗折强度的要求3 天和28 天分别为4.5 和7.5,抗压强度为25.5 和57.5,从上述要求来看,花东水泥二厂生产的水泥完全符合特重交通路面对水泥的质量要求。另外,由于特殊的熟料组成,使得道路水泥的水化热低,经测试,道路水泥的水化热达到中热水泥的标准,对于减少施工中由于水化热引起的温差变形而导致混凝土裂缝具有重要作用。同时,道路水泥严格规定生产所用混合材只能是一级粉煤灰或粒化高炉矿渣、电炉磷渣,使得道路水泥具有良好的施工性能和抗侵蚀性能。
检测结果表明,道路水泥具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,抗蚀系数高于通用水泥,对于抵御周围介质对混凝土路面侵蚀具有重要作用。
4 道路水泥的应用
道路水泥在路面混凝土的应用性能及使用效果归纳起来可包括以下内容:
⑴拌和物和易性好,不离析、不泌水,凝结时间合理,施工操作方便;
⑵早期强度高,后期强度增长迅速,可缩短拆模时间,切缝时间提前,加快施工速度;
⑶高抗折强度和低抗折弹性模量,是高等级公路、机场混凝土路面用的优良水泥品种;
⑷低收缩性使得路面出现收缩裂缝的可能性降低;
⑸耐磨性好,从已有路面使用情况看,道路水泥混凝土路面密实性好,耐磨性明显优于普通水泥混凝土路面;
⑹优良的性价比。配制相同等级混凝土,每立方米混凝土可少用20~40 公斤水泥,经济效益明显。
5 结论
⑴道路水泥作为一个专用的水泥品种,经过几十年的发展,无论从生产技术还是配套标准都已经比较成熟。由于广大的道路施工部门对于道路水泥不了解,使得目前大部分混凝土路面用水泥仍然是普通硅酸盐水泥,从而也限制了道路硅酸盐水泥的进一步发展。
⑵公路水泥混凝土路面对水泥的要求是非常严格的,不是随便什么品种的水泥都可以使用,对于路用水泥的选择必须严格按照技术要求进行。
⑶我省花东水泥二厂生产的道路硅酸盐水泥产品性能与国内主要生产企业水平相当,完全可以满足高等级公路甚至是特重交通路面对水泥的质量要求,应加大对道路水泥的推广及应用宣传力度。
⑷无论是水泥生产企业,还是道路施工部门,应该加强相互间的沟通与交流,共同促进道路水泥的应用与发展。