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摘要: 通过室内试验和现场测试, 研究了成型方法、养护方式与环境条件等施工控制因素对聚合物水泥混凝土(PCC)路用性能的影响, 通过电镜分析了不同养护方式对PCC力学性能的作用机理。研究结果表明: 为了达到最佳的力学性能, PCC需采用特定的投料搅拌方式, 振动时间应略长于普通混凝土; PCC所需的前期标准养护天数应随聚合物掺量的增加而逐步减少, 其机理是由于聚合物在不同掺量和养护方式下成膜完整性不同, 提供的保水和增折效果相应改变所致; 当施工温度高或风速大时, PCC的摊铺流动性降低, 硬化后路面板易开裂。Abstract: The influences of construction controlling factors, such as forming methods, maintenance modes and environmental conditions, on the road performances of polymer cement concrete(PCC)were studied by laboratory experiment and real measure, and the effect mechanisms of different maintenance modes on the performances of PCC were analyzed through scanning electron microscopy(SEM). Analysis result shows that to acquire the best mechanical property, the special mixing technology and longer vibrating time are necessary; the more polymer content is, the less the standard maintenance days are, which results from the variety of PCC film's integrity with different polymer contents and maintenance modes, so that it provides corresponding different water-held capabilities and flexural strength effects; when environmental temperature or wind speed is higher, the fluidness of PCC reduces and pavement is easy to crack after hardening.
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表 1 配合比
Table 1. Mix ratios
混凝土类型 编号 P/C W/C 减水率/% 水泥、砂、粗集料、水、SD622S、A334与F111的质量比 普通混凝土 H0 0.00 0.43 1.000 0∶1.590 0∶3.080 0∶0.440 0 PCC H1 0.05 0.36 17 1.000 0∶1.590 0∶3.080 0∶0.360 0∶0.050 0∶0.000 4∶0.000 4 H2 0.10 0.31 28 1.000 0∶1.590 0∶3.080 0∶0.310 0∶0.100 0∶0.000 9∶0.000 9 H3 0.15 0.25 42 1.000 0∶1.590 0∶3.080 0∶0.250 0∶0.150 0∶0.001 6∶0.001 6 注: P/C为聚合物固含量与水泥质量的比值, W/C为水灰比。 
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表 2 搅拌时间对PCC强度影响
Table 2. Influence of mixing time on strength of PCC
混凝土类型 编号 P/C 搅拌时间/s 坍落度/mm 抗弯拉强度/MPa 备注 普通混凝土 H0 0.00 120 30 4.06 PCC H2-1 0.10 60 25 5.13 H2-2 0.10 120 35 5.83 H2-3 0.10 180 50 5.64 混合料中出现大量气泡 H2-4 0.10 360 60 5.19 注: 普通混凝土采用的120 s搅拌时间为经验最佳值, 振动方式为振动台振动。
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表 3 振动台参数
Table 3. Parameters of vibration table
产地 尺寸 频率/Hz 振幅/mm 电机功率/kW 广州 1.0 m×0.8 m 50 0.3~0.6 1.5
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表 4 不同振动方式下PCC的强度
Table 4. Strengths of PCC under different vibration styles
类别 P/C 振动时间/s 7 d抗弯拉强度/MPa 7 d抗压强度/MPa 压折比 养护方式 普通混凝土 0.00 60 4.06 35.9 8.84 标准养护 90 4.11 39.0 9.49 120 3.82 37.8 9.90 PCC 0.15 60 5.83 41.5 7.12 全干养 90 6.35 40.9 6.44 120 5.77 42.1 7.30
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表 5 最佳养护方式
Table 5. Best maintenance modes
类型 P/C 养护条件 养护方式 温度/℃ 相对湿度/% 普通混凝土 0.00 20±3 > 90 全程养护至测试龄期 PCC 0.05 20±3 > 90 前期养护3 d, 继续养护至测试龄期 50~60 0.10 20±3 50~60 全程养护至测试龄期 0.15 20±3 50~60 全程养护至测试龄期
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表 6 PCC强度发展
Table 6. Strength development of PCC
P/C 养护方式 成膜完整程度 保水率/% 抗弯拉强度 PCC抗压 聚合物膜增折效果 推荐方式 0.05 全龄期干养 最好 93.4 较弱 最弱 较差 × 前期3 d标养 较好 最强 较强 最好 √ 前期7 d标养 较差 最强 最强 最差 × 0.10 全龄期干养 最好 93.7 最强 最弱 最好 √ 前期3 d标养 较好 最强 较强 较好 × 前期7 d标养 较差 最强 最强 较差 × 0.15 全龄期干养 最好 99.0 最强 最弱 最好 √ 前期3 d标养 较好 最强 较强 较好 × 前期7 d标养 较差 最强 最强 较差 ×
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表 7 环境因素对混凝土坍落度的影响
Table 7. Effect of environmental conditions on concrete slumps
类别 试验地点 气温/℃ 路面温度/℃ 风速 出料坍落度/cm 30 min后坍落度/cm 施工时间 普通混凝土 试验室 20 无 3.5 2.5 工地 30 > 50 较小 6.0~8.0 4.0~6.0 下午3点 PCC 试验室 20 无 3.5 2.5 工地 30 > 50 较大 6.0~8.0 0.0~1.5 下午3点 工地 25 < 30 较小 6.0~8.0 4.0~5.0 晚上8点
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表 8 环境因素对PCC路面状况影响
Table 8. Effect of environmental conditions on pavement conditions
类别 施工时间 气温/℃ 路面温度/℃ 风速 凝结时间/min 路面开裂现象 养护措施 普通混凝土 下午3点 30 > 50 较小 210 轻微 喷洒养护剂 PCC 下午3点 31 > 50 较大 435 严重 喷洒养护剂 晚上6点 28 > 40 较小 435 较轻微 覆膜洒水 晚上8点 25 < 30 较小 435 轻微 覆膜洒水 注: 普通混凝土和PCC的凝结时间为室内测试结果。
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