水泥砼路面配合比設(shè)計樣本

1、滑模混凝土是一種特殊機械施工的路面混凝土材料，其配合比設(shè)計相當(dāng)重要，它是保障高等級公路滑模攤鋪實現(xiàn)高質(zhì)量水泥混凝土路面的混凝土材料，科學(xué)核心和關(guān)鍵施工技術(shù)之一，必須給予高度重視。在展開對滑?；炷僚浜媳仍O(shè)計的闡述以前，先討論滑?；炷僚浜媳仍O(shè)計所應(yīng)遵循的指導(dǎo)思想，基本原理和設(shè)計基本參數(shù)；原材料及配合比參數(shù)對設(shè)計指標(biāo)的影響，闡述滑模攤鋪路面混凝土配合比設(shè)計計算方法和步驟。然后討論滑?；炷猎嚺湔{(diào)整。一、配合比設(shè)計指導(dǎo)思想、基本原理與技術(shù)要求(一)、指導(dǎo)思想今年，我隊承擔(dān)了綏滿公路尚志亞布力段C7標(biāo)段混凝土路面施工任務(wù)，針對高速公路水泥混凝土路面遇到的是前所未有的強大破壞力，我們提出了“材料精良”

2、的路面混凝土技術(shù)指導(dǎo)思想。其中，除了嚴(yán)格的原材料技術(shù)要求外，還要求混凝土配合比要科學(xué)、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、均勻。各等級公路路面使用的混凝土在路面上均不得有可見的顏色差異，高速公路混凝土路面的配合比精度要求應(yīng)更加嚴(yán)格和準(zhǔn)確。高速公路水泥路面所使用的滑?；炷敛牧?，決不是普通“簡單粗放”配制方式下生產(chǎn)的普通路面混凝土，而是在高性能道路混凝土技術(shù)要求的指導(dǎo)思想下，全部使用計算機自動控制的攪拌樓精確計算生產(chǎn)的“精細(xì)和精良”的路面混凝土材料。這是做到高質(zhì)量水泥混凝土路面的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此，配制的路面混凝土必須滿足以下性能的要求：1、優(yōu)良工作性。2、高抗折強度。3、高耐疲勞極限。4、小變形性能。5、耐久性。6、經(jīng)濟

3、性。以上路面混凝土配合比設(shè)計技術(shù)要求均來源于路面設(shè)計、施工規(guī)范和路面混凝土長壽命使用中的客觀要求。(二)、基本原理1、水灰比定則：在路面混凝土中，水灰比不是完全越小越好，近年來水泥化學(xué)界對水泥的水化理論研究結(jié)果表明，水泥能夠完全水化的最小水灰比是0.38，這個水灰比恰好在目前滑模攤鋪混凝土路面經(jīng)常使用的水灰比0.350.45之間，在我國的施工實際中，由于原材料性能的差異，在使用普通緩凝引氣減水劑時，由于外加劑減水率不高，較難達到要求。但是要確?；；炷谅访媸┕た拐蹚姸?.75Mpa，大量的實踐表明，碎石混凝土最大單位用水量不應(yīng)超過160公斤/立方米，只有在使用優(yōu)質(zhì)引氣劑和緩凝減水劑或高效保塑

4、減水劑的情況下，才能保證在滑模攤鋪混凝土路面不斷要求較大坍落度及較小振動粘度系數(shù)條件下，始終保持較小的水灰比，從而保證上述各項優(yōu)良路用性能的實現(xiàn)。根據(jù)滑模攤鋪經(jīng)驗我們確定水灰比在0.400.44。2、確定最優(yōu)的砂率的總表面積原理：路面混凝土最優(yōu)砂率的選擇應(yīng)根據(jù)砂的粗細(xì)，細(xì)度模數(shù)和比表面積原理進行，砂越細(xì)，細(xì)度模數(shù)越小，比表面積越大，反之亦然，砂的總表面積是影響混凝土坍落度和振動粘度系數(shù)的決定性因素，既要減小單位水泥用量，用水量和水灰比，滿足路面混凝土的力學(xué)性能和經(jīng)濟性，又要滿足工作性要求，則所用砂的總表面積不得過大，其細(xì)度模數(shù)要適中。要求在2.33.5之間。同時滿足這些技術(shù)要求的砂率就是混凝土

5、達到骨架密實嵌鎖結(jié)構(gòu)的最優(yōu)砂率。由總表面積原理得到，滿足路面使用要求的最優(yōu)砂率選擇，應(yīng)根據(jù)細(xì)度模數(shù)來進行。這樣才能保證包裹砂石料的水泥漿厚度是基本一致的，從而保證實現(xiàn)上述所要求的路面混凝土各項優(yōu)良路用性能。3、強化路面混凝土結(jié)構(gòu)的集料嵌鎖力和界面配制高抗折強度的混凝土除了低水灰比和適宜砂率外，強化路面混凝土材料結(jié)構(gòu)的集料嵌鎖力和界面也很重要，為達到此目的，應(yīng)使用較低水灰比，較小的單位用水量，較大的粗集料體積份數(shù)，優(yōu)良的粗集料級配和適宜的砂細(xì)度模數(shù)。我所選用23.15cm與0.52cm的石料比例為60：40，這樣的最佳集料比例較適合滑模攤鋪混凝土路面，達到骨架密實，增加集料嵌鎖力要求。4、配合比

6、經(jīng)濟性原則，路面混凝土配合比的經(jīng)濟性原則，以前一直是定性要求，在滿足所有施工，力學(xué)性能和耐久性后，水泥用量最省，其實，隨著外加劑技術(shù)的進步，以及高效減水劑的廣泛應(yīng)用，提高了路面混凝土的技術(shù)性能。目前條件下，講究水泥混凝土配合比的經(jīng)濟性原則，必須提出定量化的要求，即科學(xué)的配合比要實現(xiàn)單位質(zhì)量水泥對強度的貢獻率最大。5、外加劑的技術(shù)要求，引氣劑為一種大分子氣液界面活性劑，它的作用原理是親水集團在水泥溶液中，另一端在氣泡內(nèi)的空氣中，它們排列成具有較大表面張力的韌性單分子層膜，自動構(gòu)成了表面積最小的球形。引氣劑所引進混凝土中的氣泡直徑為微米數(shù)量級。只有在光學(xué)顯微鏡下才能看到，引氣劑具有普通減水劑的減水

7、率，在新拌混凝土中增大了粘聚性。防止粗砂混凝土路面泌水離析；同時含氣量為5%時，這些體積全部在水泥漿中，大大增加了水泥漿的體積量數(shù)。適當(dāng)含氣量的混凝土，提高抗折強度10%15%；降低了抗折彈性模量，減小了干縮和溫縮變形；提高了抗凍性，抗鹽凍性及抗?jié)B性；緩解了堿集料反應(yīng)和化學(xué)侵蝕膨脹。6、水泥的路用品質(zhì)應(yīng)提出更嚴(yán)格的技術(shù)要求。今年，水泥混凝土路面采用牡丹江市溫春鎮(zhèn)生產(chǎn)的牡丹江牌P.042.5水泥，其各項技術(shù)指標(biāo)見附表。二、原材料及配合比參數(shù)對設(shè)計指標(biāo)的影響(一)、影響抗折強度的因素：水泥混凝土路面設(shè)計施工和質(zhì)量評定的重要技術(shù)指標(biāo)是抗折強度，抗折強度的大小取決于抗彎拉強度，而抗彎拉強度主要依賴混凝

8、土材料的均勻性及其集料界面的粘結(jié)強度。(二)、原材料對抗折強度的影響1、水泥水泥的抗折強度一般比同水灰比的混凝土的抗折強度高2MPa左右，現(xiàn)要求混凝土的施工配制抗折強度要求達到5.55.75MPa，那么水泥的抗折強度必須達到7.58.0MPa以上。2、集料 強度和壓碎值實踐表明，粗集料的強度和壓碎值偏低，很難配制出高強度的混凝土，因此，碎石的壓碎值不應(yīng)大于12%，最大不應(yīng)大于16%。 最大粒徑公路水泥混凝土路面滑模施工技術(shù)規(guī)范中碎石定為31.5mm，我們采用520 mm,和2031.5 mm粒級的碎石，從而保障了設(shè)計要求的抗折強度。 外形和級配粗集料針片狀含量不大于10%，球形率高，級配優(yōu)良，

9、實積率大時的單位水泥用量抗折強度增大。 集料的含泥量和軟弱顆粒的影響試驗表明，粗集料中的土對混凝土性能影響最大的是抗折強度和硬化混凝土的收縮，隨著含土量的增加，抗折強度線性降低，干縮明顯直線上升，因此，必須保證抗折強度和減小收縮的角度，嚴(yán)格控制含泥量和軟弱顆粒，總量不大于1%，發(fā)現(xiàn)局部砂石料土、泥塊、石粉超標(biāo)，必須進行處理。 砂細(xì)度模數(shù)的影響試驗表明，隨著砂細(xì)度模數(shù)的增加，抗折強度略有增大，因為當(dāng)砂越來越粗時，對于嵌瑣力的貢獻逐漸增強，而嵌鎖力提高必須帶來抗折強度的增大，這是我們提出滑模攤鋪水泥混凝土路面應(yīng)使用細(xì)度模數(shù)在2.33.5之間的中砂或偏中粗砂的強度依據(jù)。 引氣劑碎石混凝土含氣量對振動

10、粘度系數(shù)的影響較大，含氣量增加，粘度系數(shù)呈曲線降低，并且引氣對于多棱角粗糙度大的碎石提高振搗密實度有利，不僅可以減少振搗能量消耗，加快施工進度，而且路面混凝土高抗折強度的前提是消除大空隙后的面板高密實度，由此可見，滑模攤鋪水泥混凝土路面規(guī)定使用引氣劑是正確的，引氣劑摻量的增加，抗折彈性模量下降較快，一般情況下，材料越密實，強度越高，彈性模量越大，摻引氣劑既提高了抗折強度，又降低了抗折彈性模量，解決了抗折強度與抗折彈性模量同步增長的矛盾，同時，引氣混凝土提高了北方地區(qū)混凝土路面的耐久性。三、配合比設(shè)計計算方法(一)、確定路面混凝土的試配抗折強度RcRc=K·Rs=1.15×5

11、.0Mpa=5.75MpaK抗折強度提高系數(shù)，取1.15Rs設(shè)計抗折強度(二)、計算水灰比（W/C）C/W=（Rc+1.0079-0.3595Rj）/1.5684=(5.75+1.0079-0.3595×8.43)/1.5684=2.3765則W/C=0.42Rj水泥膠砂標(biāo)準(zhǔn)抗折強度，Mpa見D-19表(三)、計算單位用水量W。W。=104.97+3.09h+11.27(C/W)+0.61Sp;h坍落度取5cmSp砂率，取38%則W。=104.97+3.09×5+11.27×2.3765+0.61×0.38=104.97+15.45+26.783+0.2

12、318=147.4Kg(四)、計算單位水泥用量C。C。=W。（C/W）=147.4×2.3765=350.3Kg(五)、選擇和確定砂率根據(jù)進場中砂細(xì)度模數(shù)范圍，選砂率36%，38%，40%，這也是滑模施工的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。 (六)、計算粗、細(xì)集料用量現(xiàn)采用假定密度法計算C。+W。+S。+G。=rhS。/(S。+G。)×100=Sp解方程式 147.4+350.3+ S。+ G。=2386S。/ (S。+ G。)×100= Sp S。+ G。=1882.3S。/ (S。+ G。)×100=Sprh混凝土假定密度，取2386kg/m3當(dāng)Sp=38%時S。=717.

13、6 kg，G。=1170.7kgC。：W。：S。：G。=350.3：147.4：717.6：1170.7通過試拌可以看出，SP=38%滿足混凝土的和易性能?，F(xiàn)取水泥用量360kg/m3、350 kg/m3、340 kg/m3，W/C取0.40、0.42、0.44，SP=36%、38%、40%調(diào)試各項指標(biāo)見下表：(七)、外加劑用量根據(jù)外加劑品種使用效果應(yīng)用技術(shù)經(jīng)驗，選用EN型水泥混凝土引氣抗折增強劑，取水泥用量的2%調(diào)試。由于混凝土材料科學(xué)仍處于試驗和經(jīng)驗科學(xué)階段，強調(diào)無論采用何種方法計算，都必須通過試配試驗，不能只根據(jù)計算配合比進行施工，我們采用了綜合優(yōu)化的正交試驗設(shè)計法進行配合比驗證。試驗結(jié)

14、果分析：當(dāng)水泥劑量360Kg時：R=（R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9+R10+R11+R12+R13+R14+R15+R16+R17+R18+R19+R20）/20=6.201Mpa=0.099Cv=/R=0.099/6.201=1.6%由于RRSZ+K=5.75+0.65*0.099=5.81Mpa且R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、 R16、R17、R18、R19、R20任一組強度均大于0.85RSZ=4.89Mpa，所以此配合比滿足設(shè)計要求。通過上述試驗結(jié)果可以看出，配合比為W/C：S/C：G/C=

15、0.42：1.98：3.23 的混凝土工作性，含氣量、強度、經(jīng)濟性等均滿足設(shè)計要求，根據(jù)此配合比進行水泥混凝土彎拉強度試驗，制件20組，結(jié)果見附表D37。四、施工配合比調(diào)整和檢驗試驗室配合比在工地投入正式施工前，必須在試鋪路面時使用施工攪拌樓進行大容量拌和試驗，攪拌樓應(yīng)由法定計量單位標(biāo)定完成。1、測量砂石料的含水率，并與攪拌樓上顯示的含水率進行精度對比和校準(zhǔn)。2、檢測水泥、砂、石料和水等原材料的新拌混凝土溫度。3、新拌混凝土密度、坍落度、工作性、和易性、粘聚性、含氣量檢測和調(diào)整方法與試驗室相同。4、混凝土的坍落度損失和凝結(jié)特性檢測，在施工當(dāng)時氣溫條件下，檢測新拌混凝土坍落度損失和初凝，終凝時間，為出攪拌樓和攤鋪時坍落度的控制值，最大運輸距離和時間的確定提供依據(jù)，無論氣溫如何，均應(yīng)滿足大型滑模攤鋪機施工的混凝土初凝時間不得小于3h。5、作抗折強度試件并檢測其強度。碎 石 篩 分 曲 線篩孔尺寸31.526.519169.54.752.36備注通過率(%)95.967.019.77.00002-3.15cm通過率(%)96.078.946.913.900.5-2cm通過率(%)95.967.050.235.818.85.606:4合成級配標(biāo) 準(zhǔn)95-