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        簡述路面水泥混凝土的配合比設(shè)計

        2014-10-21 19:27:10鄒越
        基層建設(shè) 2014年27期

        鄒越

        摘要:不同的混凝土路面(如普通混凝土路面、鋼釬混凝土路面、碾壓混凝土路面等)采用不同的施工工藝(滑膜攤鋪機、軌道攤鋪機、三輥軸攤鋪機及小型機)施工時對混合料配合比設(shè)計均有不同的要求。本文主要對路面水泥混凝土的配合比方法進行分析。

        關(guān)鍵詞:路面;水泥混凝土;配合比

        混凝土實質(zhì)上是水泥、水、細集料與粗集料的“復合的復合”材料。在新拌混凝土中,水泥漿起潤滑作用從而產(chǎn)生一定程度的工作性和內(nèi)聚性;在搗實的硬化混凝土中水泥漿充滿集料的空隙,將集料裹復并牢固地粘在一起。因此混凝土的強度基本上是由水泥砂漿硬化后的水泥石所決定。

        在配合比設(shè)計中表明水的數(shù)量的項目稱之為“水灰比”,這里指的水的數(shù)量,不僅僅是外加的拌和水,也應包括集料的游離水。水灰比是混凝土組成中一個十分重要的特征,因為與水泥含量或與水的含量的絕對值相比,水灰比與混凝土的強度及耐久具有更好的相關(guān)性。

        一、水泥混凝土配合比的表示方法

        1.單位用量表示法

        以每lm,水泥混凝土中各種材料的用量表示,并按“水泥:水:細集料:粗集料”的順序表示。

        2.相對用量表示法

        以水泥的質(zhì)量為1,并按“水泥:細集料:粗集料:水灰比”的順序表示。

        二、水泥混凝土配合比設(shè)計的基本要求

        1.設(shè)計抗彎拉強度

        為了保證結(jié)構(gòu)物的可靠性,在配制水泥混凝土時必須考慮到結(jié)構(gòu)物的重要性、施工單位的施工水平等因素,確定一個比設(shè)計強度高的“配制強度”以滿足設(shè)計強度的要求。

        2.施工和易性

        根據(jù)路面斷面尺寸、配筋部位、配筋疏密程度和施工方法,逐步調(diào)整各組成材料的用量,使所配制的水泥混凝土拌合物的坍落度符合設(shè)計要求,以保證混合料的澆筑質(zhì)量。

        3.耐久性(包括耐磨性)

        根據(jù)結(jié)構(gòu)物所處環(huán)境條件,為了保證結(jié)構(gòu)物的耐久性和耐磨性,在設(shè)計時必須做到:控制“最大水灰比”,保證“最小水泥用量”,并適當降低“砂率”。

        4.經(jīng)濟合理

        在滿足上述要求的前提卜,盡量降低高價材料(水泥)的用量,并考慮就地取材和應用工業(yè)廢料,以配制成性能優(yōu)越、價格便宜的水泥混凝土。

        三、水泥混凝土配合比設(shè)計的三個參數(shù)

        1.水灰比(W/C)

        水灰比是水的用量與水泥用量的質(zhì)量比廠當水泥漿用量為一固定值時,水灰比決定著水泥漿的稠度,并直接影響著水泥混凝土的強度、和易性和耐久性,而且這三方面的性質(zhì)在要求上往往是相互矛盾、相互制約的,即當水灰比增大時,水泥漿比較稀,雖可改善和易性,但卻降低了強度和耐久性;相反,當水灰比較小時,雖可改善強度和耐久性,但又會因混合料的流動性太小而不能保證密實成型。因此,在設(shè)計時確定一個適宜的水灰比非常重要。

        2.砂率( )

        砂率是水泥混凝土中砂的質(zhì)量占砂石總質(zhì)量的百分率。砂率的大小直接影響著拌合物的和易性,即當砂率增大時,集料的總比表面積亦隨著增大,在水泥漿用量一定的條件卜,混合料就顯得較干稠;相反,當砂率減小時,混合料又會因含砂量不足而產(chǎn)生分崩離析或潰散;但是有一點需要注意的是,適當降低砂率在一定程度上可以提高路面水泥混凝土的耐磨性。因此,為滿足和易性,同時還要滿足耐磨性的要求,就必須確定一個最佳砂率。

        3.用水量(W)

        用水量是每立方米水泥混凝土拌合物中水的用量(kg而3)。在水灰比和砂率固定不變的情況卜,用水量既定,水泥用量和集漿比亦隨之確定。當用水量增大時,水泥的用量也

        隨著增加,水泥漿的數(shù)量比較多,拌合物的和易性就比較好,但值得注意的是水泥的用量并不是越多越好,否則不但造價高而且水泥混凝土的強度和耐磨性還會降低。

        由此可見上述三個參數(shù)是相互制約、對立統(tǒng)一的,其值

        既不是愈大愈好,也不是愈小愈好,而是在滿足水泥混凝土

        綜合性能的基礎(chǔ)上,有一個確定的最佳值。

        四、水泥混凝土配合比設(shè)計的程序

        水泥混凝土的配合比設(shè)計包括四個主要階段:初步配合比設(shè)計階段、基準配合比設(shè)計階段、實驗室配合比設(shè)計階段和施工配合比設(shè)計階段。

        1初步配合比設(shè)計

        初步配合比是根據(jù)原始資料,按經(jīng)驗的方法初步計算出每lm3水泥混凝土中水泥、砂、石、水等四種基本材料的用量比例。例如試配強度(fcfo)是用經(jīng)驗公式法計算確定的,砂率( )是用經(jīng)驗的方法查表確定的,而水灰比(W/C)、單位用水量(W)同樣是用經(jīng)驗公式法計算確定,但是針對碎石或礫(卵)石混凝土有不同的計算公式。而砂、石用量可用質(zhì)量法或體積法求得。但是,初步配合比能否滿足水泥混凝土的設(shè)計要求,還必須在實驗室內(nèi)通過試拌檢測才能最終確定。

        2.檢側(cè)和易性提出基準配合比

        ①試拌:首先根據(jù)初步配合比試拌30L水泥混凝土,檢測其坍落度,并觀察粘聚性和保水性。

        ②調(diào)整:根據(jù)實測的坍落度情況,在水灰比保持不變的J清況卜,如流動性不符合要求,應增加水泥漿的數(shù)量;如粘聚性和保水性不符合要求,應調(diào)整砂率,逐漸逼近,直至符合要求,從而得到基準配合比。

        3.檢側(cè)強度提出實驗室配合比

        ①制作抗彎拉強度試件,檢驗強度

        為校核水泥混凝土的強度,至少擬定三個不同的水灰比,其中一個是上述基準配合比中的水灰比(如0.45),另外兩個水灰比較基準配合比分別增加及減少0.03,在相同用水量(基準配合比的用水量的條件卜,用上述三個不同的水灰比分別計算出三個相應的配合比,并且每個配合比至少制作一組試件.

        例如:A組 W/C=0.42; fcf,=5.79MPa;

        B組 W/C=0.45; fcf,=5.36MPa;

        C組 W/C=0.48; fcf,=5.08MPa.

        3組試件在標準養(yǎng)護28d條件卜按標準方法測定抗彎拉強度,根據(jù)實測結(jié)果繪制"抗彎拉強度一灰水比"關(guān)系圖,從中找出滿足試配抗彎拉強度所需的水灰比,由此計算得出路面水泥混凝土的實驗室配合比,如上例中根據(jù)最終實驗結(jié)果,選擇了B組配合比。

        ②檢測“濕表觀密度”,修正實驗室配合比根據(jù)實驗室配合比計算出水泥混凝土的“計算濕表觀密度”,將水泥混凝土的“實測濕表觀密度”除以“計算濕表觀密度”得出校正系數(shù) ,然后用校正系數(shù) 分別乘以各組成材料的用量即可得到最終確定的實驗室配合比.

        4.計算施工配合比

        實驗室配合比中的砂、石材料用量都是按干燥的砂、石材料計算的,而施工現(xiàn)場的砂、石材料都是露天堆放的,均含有一定的水分。因此,應根據(jù)施工現(xiàn)場砂、石的實際含水率變化情況,計算出砂、石中所含的水分,從單位用水量中除去,最終將實驗室配合比換算為施工配合比。

        至此,一個完整的路面水泥混凝土配合比設(shè)計才告結(jié)束。

        五、結(jié)束語

        路面水泥混凝土的配合比設(shè)計和施工控制是影響水泥混凝土路面工程質(zhì)量極其重要的因素之二人們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)原材料相同,但由于配合比不妥或失控,造成路面磨損、斷板等早期破損現(xiàn)象,說明了配合比設(shè)計和施工控制的重要性。

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