機(jī)場道面干硬性混凝土配合比設(shè)計(jì)

1、機(jī)場道面干硬性混凝土配合比設(shè)計(jì) 【摘 要】：本文從分析影響混凝土抗折強(qiáng)度的主要因 數(shù)著手，以上海浦東國際機(jī)場第四跑道道面配合比設(shè)計(jì)為 例，通過對水灰比、砂率、二級配碎石比例等要素的確定過 程，簡要的的闡述了道面抗折混凝土配合比的主要試配思路 及方法。 【關(guān)鍵詞】道面，混凝土配合比，水灰比，砂率，骨料 級配 1 工程概況 浦東機(jī)場第四跑道位于浦東機(jī)場第二跑道東側(cè) 440 米 處，總投資 27.68 億元，兩端與第二跑道兩端對齊，長 3800 米、寬 60米，飛行區(qū)指標(biāo)為 4F 級。道面混凝土設(shè)計(jì)抗折強(qiáng) 度為5.0 MPa，現(xiàn)場試驗(yàn)室根據(jù)設(shè)計(jì)要求，通過計(jì)算、試配 得出科學(xué)合理的配合比，用以指導(dǎo)施工

2、，保證混泥土具有良 好的性能，滿足設(shè)計(jì)及施工要求。 2 抗折混凝土配合比設(shè)計(jì)原理 機(jī)場跑道混凝土的主要受力特征是反復(fù)承受各種噸位 的飛機(jī)加速或減速所帶來的荷載，尤其是對于飛機(jī)起降區(qū)域 的混凝土板塊，反復(fù)承受巨大的沖擊荷載。而此類荷載產(chǎn)生 的彎拉應(yīng)力對混凝土板塊的破壞能力遠(yuǎn)大于壓應(yīng)力對板塊 的破壞能力，因此在機(jī)場水泥混凝土道面配合比設(shè)計(jì)中應(yīng)以 抗折強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 抗折混凝土配合比設(shè)計(jì)過程是一個(gè)尋求最優(yōu)比例的過 程，既要使拌合物具有合適的和易性滿足施工要求，又要使 硬化混凝土具有足夠的強(qiáng)度、耐久性及抵抗收縮性，滿足使 用要求，同時(shí)也要盡可能的降低工程成本，滿足經(jīng)濟(jì)要求。 在尋求最優(yōu)比例之前，我

3、們應(yīng)該分析各種因數(shù)對抗折強(qiáng) 度的影響，用以指導(dǎo)試驗(yàn)室配合比的設(shè)計(jì)與調(diào)整，在配合比 設(shè)計(jì)時(shí)針對這些影響因數(shù)，對原材料選優(yōu)汰劣，對配合比合 理調(diào)整，最終得到滿足要求的試驗(yàn)室配合比。 3 影響抗折強(qiáng)度的主要因數(shù) 影響道面混凝土抗折強(qiáng)度的因數(shù)有很多，本文僅從原材 及配比優(yōu)化的角度對各種因數(shù)加以探析。 3.1 水泥：混凝土的抗折強(qiáng)度主要來源于水泥的抗折強(qiáng) 度，在其它因數(shù)固定的前提下，水泥的強(qiáng)度愈高，水化反應(yīng) 后形成的水泥石強(qiáng)度就愈高，從而使所配置的混凝土強(qiáng)度也 就愈高 1 。同時(shí)水泥的細(xì)度對強(qiáng)度也有影響，水泥細(xì)度大， 水化反應(yīng)快速，前期速度增加快，但是細(xì)度過大，需水量變 大，不利于降低水灰比。 3.2

4、水灰比：水在混凝土中主要以化學(xué)結(jié)合水和物理吸 附水及自由水等三種形式存在，前者參與水泥的水化反應(yīng)， 成為水化產(chǎn)物的一部分，是硬化混凝土強(qiáng)度的來源，水泥水 化時(shí)需要的結(jié)合水為水泥用量的 20%25%，后兩者起著潤 滑，便于施工成型的作用，吸附水及自由水在水泥硬化時(shí)逐 漸蒸發(fā)，在混凝土中留下許多微小的孔洞，水灰比增大，毛 細(xì)孔隙增多，導(dǎo)致強(qiáng)度降低，因此可以說水灰比在干硬性的 道面混凝土中仍然具有決定性的作用，在用水量、砂率及碎 石比例保持不變的前提下，在一定范圍類混凝土抗折強(qiáng)度隨 水灰比的減小而有規(guī)律的提高。因此在保證施工和易性的前 提下，采用較低的水灰比是提高抗折強(qiáng)度一種方法。 3.3 粗集料特

5、性：碎石與砂漿的粘結(jié)性比卵石好，采用 碎石拌制的混凝土，其形成的強(qiáng)度要比采用卵石拌制的混凝 土強(qiáng)度高 1 ；母材強(qiáng)度越高，或者壓碎值越小，對提高混凝 土強(qiáng)度越有利；良好的骨料級配及粒形可使道面混凝土形成 具有較大嵌鎖力的密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)，對提高混凝土強(qiáng)度有利 2 ，良好的骨料級配同時(shí)可以增加振實(shí)緊密密度，減小空隙 率，從而可以合理的提高混凝土中的骨料用量，而在一定范 圍內(nèi)，混凝土的抗折強(qiáng)度隨骨料絕對體積的增大而呈上升趨 勢2 ；在相同的水灰比下，混凝土抗折強(qiáng)度隨最大粒徑增大 而降低，碎石粒徑增大，由于集料比表面積的減小和混凝土 不均勻性的增大，致使混凝土集料粒徑越大，混凝土強(qiáng)度越 低，碎石粒徑過小

6、會(huì)導(dǎo)致用水量及水泥水泥用量增加，不僅 不經(jīng)濟(jì)，也會(huì)引起混凝土干縮變大，碎石最大公稱粒徑不應(yīng) 大于 31.5mm3 ；軟弱顆粒及針片狀顆粒的存在也會(huì)導(dǎo)致強(qiáng) 度降低。 3.4 砂率及砂的細(xì)度模數(shù)：合理的砂率可以有效的填充 粗集料的空隙，達(dá)到同等工作度的前提下減少用水量，提高 碎石用量，間接提高強(qiáng)度。砂率過小，使和易性變差難以滿 足施工要求，且難以有效填充粗集料空隙，易形成孔洞等缺 陷，難以達(dá)到密實(shí)效果， 砂率過大， 需要更多的水泥漿包裹， 而在一定單位用水量情況下，漿體變的干澀粘稠，流動(dòng)性降 低，和易性變差，粘結(jié)力下降，同時(shí)會(huì)降低粗集料用量，不 利于嵌鎖骨架的形成，降低抗折強(qiáng)度。 3.5 含泥量及

7、泥塊含量：特別是粗集料的含泥量，附著 在集料的表面形成薄弱的界面結(jié)合力，受力時(shí)，這些薄弱的 結(jié)合部位首先受到破壞，通過對小梁破壞的斷面觀察，有些 集料是被完整的拔出來的，同時(shí)泥及泥塊會(huì)吸附部分水泥， 降低強(qiáng)度，泥塊在混凝土中形成窩坑，降低強(qiáng)度，因此應(yīng)嚴(yán) 格控制砂石料的含泥量及泥塊含量。 3.6 用水量：在干硬性混凝土中，當(dāng)水灰比保持不變， 只改變用水量時(shí)，抗折強(qiáng)度也會(huì)隨著用水量的改變而略有增 減。用水量過小，塑性不足，難以施工，易形成缺陷，降低 強(qiáng)度。用水量過大，則水泥用量同比增加，增加工程成本， 同時(shí)水泥砂漿的體積變大，致使混凝土拌合物中粗集料用量 變小，達(dá)不到形成嵌鎖型的致密骨架結(jié)構(gòu)，從而

8、降低強(qiáng)度， 同時(shí)用水量增加，單位體積內(nèi)的絕對毛細(xì)孔數(shù)量相應(yīng)增加， 也會(huì)導(dǎo)致抗折強(qiáng)度的降低，因此配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)找出最合適 的用水量。 其它諸如施工、養(yǎng)護(hù)等因數(shù)，這里不再一一闡述。 4 混凝土原材料技術(shù)要求 4.1 水泥 本試驗(yàn)采用的水泥為：安徽海螺水泥股份有限公司寧國 水泥廠生產(chǎn)的 P.n 52.5硅酸鹽水泥。水泥表觀密度：P c=3120 Kg/m3 ,水泥28d抗折強(qiáng)度為8.9 MPa;其它各項(xiàng)物理化學(xué)指 標(biāo)均符合民航機(jī)場飛行區(qū)水泥混凝土道面面層施工技術(shù)規(guī) 范(MH 5006-2002 )的相關(guān)要求。 4.2 細(xì)集料 細(xì)集料(天然砂或機(jī)制砂)宜采用細(xì)度模數(shù)為 2.653.20 的中粗砂，且應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、耐久、潔凈 2。試