聚合物改性水泥混凝土( PCC) 和纖維水泥混凝土的經(jīng)濟(jì)分析>
2006-08-31 00:00
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關(guān)鍵詞： 聚合物改性水泥混凝土（ PCC） ； 纖維水泥混凝土； 經(jīng)濟(jì)分析
1 概述
由于水泥混凝土路面具有剛度大、強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)， 以及我國(guó)水泥產(chǎn)量大， 分布廣， 可就近供應(yīng)的優(yōu)勢(shì)， 在我國(guó)得到長(zhǎng)足發(fā)展。但在實(shí)際使用過程中， 也存在一些缺點(diǎn)。雖然公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)期限為30 年， 但實(shí)際正常運(yùn)營(yíng)使用壽命均不足10 年， 加之水泥混凝土路面出現(xiàn)損壞后， 養(yǎng)護(hù)修補(bǔ)困難較大， 費(fèi)用較高。尤其日益增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)道路交通提出了越來越高的要求， 重型運(yùn)輸車輛有增無減， 使得水泥混凝土路面達(dá)不到設(shè)計(jì)使用壽命， 使用早期就出現(xiàn)了各種各樣的破壞， 例如開裂、斷板、沉陷、錯(cuò)臺(tái)、麻面、唧泥等。出現(xiàn)上述病害除了設(shè)計(jì)及施工方面的原因外， 最重要的就是水泥混凝土組成材料本身存在著固有缺陷， 即剛性大， 柔韌性低， 導(dǎo)致水泥混凝土路面在交通荷載及自然因素作用下耐久性降低。因此， 惠州市公路管理局和長(zhǎng)安大學(xué)聯(lián)合對(duì)路面水泥混凝土進(jìn)行研究改性， 以提高其路用性能并降低脆性， 經(jīng)多方比選分別采用聚合物和纖維對(duì)普通水泥混凝土進(jìn)行改性。
該研究項(xiàng)目結(jié)合前期調(diào)研、室內(nèi)宏觀及微觀試驗(yàn)和室外工程實(shí)踐， 并通過理論分析和計(jì)算， 系統(tǒng)而全面地研究了聚合物改性水泥混凝土（ PCC） 和聚丙烯纖維水泥混凝土的路用性能、施工工藝及路面結(jié)構(gòu)， 為以上兩種新型路面材料在國(guó)內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用奠定了理論與試驗(yàn)基礎(chǔ)， 并提出了相應(yīng)的施工指南性意見。該項(xiàng)目首次在國(guó)內(nèi)鋪筑了聚合物改性水泥混凝土復(fù)合式試驗(yàn)路面， 并總結(jié)了相應(yīng)關(guān)鍵施工技術(shù)； 首次對(duì)聚丙烯纖維改性水泥混凝土的路用性能進(jìn)行了研究， 并修筑了相應(yīng)的試驗(yàn)路工程； 首次在國(guó)內(nèi)利用孔測(cè)試技術(shù)研究分析了聚合物改性水泥混凝土（ PCC） 和纖維水泥混凝土的微觀孔結(jié)構(gòu)， 并由此揭示改性機(jī)理； 首次對(duì)聚合物改性混凝土復(fù)合式路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論計(jì)算分析， 證明了該路面結(jié)構(gòu)的可行性與實(shí)用性。
該研究項(xiàng)目對(duì)室內(nèi)研究成果在廣東省惠州市省道358 線惠陽(yáng)新圩至秋長(zhǎng)段改建工程中鋪筑試驗(yàn)路予以驗(yàn)證， 從實(shí)際應(yīng)用情況看， 經(jīng)過完工1 年多，有大量重載車通過， 日交通量增長(zhǎng)到約12300 輛/晝夜， 路面使用效果良好。本文將對(duì)該項(xiàng)目的兩種改性水泥混凝土的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析。
2 經(jīng)濟(jì)分析
2.1 材料成本分析
?。?1） 聚合物改性水泥混凝土（ PPC） 復(fù)合式路面PCC 具有強(qiáng)度高、柔韌性好、耐久性優(yōu)良、粘結(jié)能力強(qiáng)、動(dòng)力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)， 但作為一種優(yōu)良的路面材料， PCC 還應(yīng)該具備很好的經(jīng)濟(jì)性， 才能在我國(guó)推廣應(yīng)用， 以下通過分析材料的成本和性價(jià)比， 評(píng)價(jià)其經(jīng)濟(jì)性之一。
通過對(duì)單方混凝土進(jìn)行成本分析， 比較PPC 復(fù)合式路面與普通水泥混凝土路面的成本造價(jià)。經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研， 原材料的市場(chǎng)價(jià)格如表1 所示， 單方水泥混凝土與PPC 成本見表2。
 ?。?2） 聚丙烯纖維水泥混凝土路面聚丙烯輔特維纖維混凝土雖具有良好的路用性能， 但如何評(píng)估聚丙烯纖維材料的經(jīng)濟(jì)性， 目前沒有規(guī)范性的指標(biāo)。由于聚丙烯纖維輔特維對(duì)混凝土的改善主要在于其對(duì)路用性能的提高。因此本課題以路用性能為核心指標(biāo)， 來衡量纖維材料的經(jīng)濟(jì)特性。
2.2 性價(jià)比分析
目前我國(guó)道路水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)采取單指標(biāo)評(píng)價(jià)方法， 評(píng)價(jià)指標(biāo)為28d 抗折強(qiáng)度， 但對(duì)材料的耐久性能沒有具體要求， 導(dǎo)致很多即使抗折強(qiáng)度較高的混凝土路橋面出現(xiàn)了耐久性病害， 因此混凝土的多指標(biāo)配合比設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方法已成為未來路面水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。聚合物和纖維的摻入對(duì)水泥混凝土的改性效果明顯， 其一般規(guī)律是隨著聚合物和纖維摻量的增加， 混凝土的各項(xiàng)路用性能指標(biāo)均有不同程度的提高。
性能價(jià)格比（ PCB） 即材料改性后所達(dá)到的路用性能與材料成本的比值， 定義為單位人民幣的材料性能， 如下式
 式中， PCB 為性價(jià)比； ki 為路用指標(biāo)各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)， 各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)取值見表3； fi 為路用性能指標(biāo)值（ 相對(duì)普通水泥混凝土的比值， 普通水泥混凝土取為1．00） ； C 為單位混凝土的成本價(jià)格。
對(duì)PCC 而言： fi 分別為PCC 的抗折強(qiáng)度、韌度、彎拉應(yīng)變、抗沖擊能力、粘結(jié)強(qiáng)度、腐蝕強(qiáng)度損失率相對(duì)基準(zhǔn)混凝土的比值， 對(duì)于壓折比、抗?jié)B高度、耐磨、收縮取相對(duì)基準(zhǔn)混凝土比值的倒數(shù)。
對(duì)纖維而言： fi 分別為纖維水泥混凝土的抗折強(qiáng)度、劈裂強(qiáng)度、抗沖擊性相對(duì)基準(zhǔn)混凝土的比值， 對(duì)壓折比、抗?jié)B高度、耐磨、疲勞取相對(duì)基準(zhǔn)混凝土比值的倒數(shù)。
 ?。?2） 聚丙烯纖維水泥混凝土路面輔特維纖維水泥混凝土路面的施工與普通水泥混凝土路面相比， 除按配比摻入纖維外， 基本不增加施工設(shè)備和人員， 因此不產(chǎn)生額外的費(fèi)用。則材料路用性價(jià)比的評(píng)價(jià)結(jié)果見表7 和表8。
  3 結(jié)語(yǔ)
通過對(duì)改性水泥混凝土的路用性能綜合指標(biāo)評(píng)價(jià)和經(jīng)濟(jì)分析， 改性水泥混凝土路面性價(jià)比分析只考慮初期材料成本費(fèi)用， 并沒有考慮后期的養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用， 相對(duì)于普通水泥混凝土路面， PCC 復(fù)合式路面和輔特維纖維水泥混凝土路面的成本較高，如果單純使用價(jià)格和經(jīng)濟(jì)收益比來評(píng)價(jià)其合理性與可行性， 往往會(huì)忽視由于混凝土路用性能提高所帶來的長(zhǎng)期效益， 但如果考慮整體的性價(jià)比， 并且考慮材料成本會(huì)隨我國(guó)化工業(yè)的不斷發(fā)展， 高分子材料作為一種很有前途的路用材料， 價(jià)格降低后， 聚合物、輔特維纖維水泥混凝土路面的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)還是相當(dāng)可觀的， 而且聚合物和輔特維纖維對(duì)路用性能的改善， 對(duì)水泥混凝土路面而言體現(xiàn)的是長(zhǎng)久效應(yīng)。普通水泥混凝土路面一般5～10 年后要大修， 大修費(fèi)用往往高于新建路面費(fèi)用， 因此從長(zhǎng)期性能考慮聚合物、輔特維纖維改性混凝土無疑是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。該技術(shù)推廣應(yīng)用可大大改善惠州地區(qū)乃至全國(guó)橋面鋪裝病害、水泥混凝土路面損壞的現(xiàn)狀， 并且產(chǎn)生巨大的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益， 具有廣闊的發(fā)展前景。 |
| 原作者： 羅彩紅 祁秀林 |
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