連續配筋混凝土基準配合比的實驗研究

【摘 要】本文結合張石高速公路復合式路面研究，對連續配筋混凝土的基準配合比進行了試驗，經過反復試驗，推薦了水泥混凝土的基準配合比，且應用良好。

【關鍵詞】連續配筋混凝土；基準配合比；試驗

【Abstract】The article combine a stone superhighway compound type road research， matching with to the basis which goes together with Jin concrete in a row compare carry on experiment， pass by again and again experiment， recommended the basis of the cement concrete a match a ratio， and application good.

【Key words】Continuous concrete in row； Basis match comparison； Experiment

連續配筋混凝土（CRCP）路用水泥混凝土材料的性能和施工質量決定了CRCP的性能表現，并且直接關系到AC+CRCP復合式路面的整體結構強度與耐久性。因此，通過室內試驗優選水泥混凝土配合比方案，并嚴格控制CRCP施工質量是非常必要的。本文首先參照施工規范要求和大量工程實踐經驗，針對CRCP路面，進行了水泥混凝土基準配合比設計，基準配合比的確定，根據混凝土的配合比設計要求（包括強度、工作性、耐久性及實際工程的特殊需要等），通過估算和檢驗新拌混凝土工作性，確定基準配合比。從而為水泥混凝土配合比設計奠定基礎。

1. 水泥混凝土配合比配制強度要求

我國水泥混凝土路面的配合比設計，以28d齡期的彎拉強度為控制指標。主要步驟是：先根據交通量和公路等級確定路用混凝土的設計彎拉強度標準值fr，再據此計算配制彎拉強度fc。按照《公路水泥混凝土路面設計規范》（JTG D40）的規定，特重交通等級路面的混凝土設計彎拉強度標準值fr=5.0MPa。彎拉強度變異系數cv取0.07，彎拉強度試驗樣本的標準差s=cv fr=0.07×5.0=0.35（MPa），保證率系數t取0.61，計算配制彎拉強度為：

fc=fr1-1.04cv +ts=5.01-1.04×0.07+0.61×0.35=5.60（MPa）

2. 水泥混凝土配合比工作性要求

新拌混凝土拌和物，必須具有一定的流動性、均勻不離析、不泌水、容易抹平等性質，以適應運送、灌注、搗實等施工要求。這些性質總稱為混凝土的工作性（或和易性），通常用稠度表示。測定稠度的方式有坍落度和維勃稠度兩種，由于坍落度試驗較為簡單、直觀，所以工程實踐中大多采用坍落度來表征混凝土的稠度。

由于工程總量不大，本工程擬采用三軸攤鋪機攤鋪。所以要求混凝土的坍落度較小；根據施工規范，混凝土的出機坍落度應為30～50mm，攤鋪坍落度應為10～30mm。對于碎石粗集料，最大單位用水量為156Kg/m3。

3. 水泥混凝土配合比耐久性要求

參照施工規范，結合本工程實際情況，對于混凝土耐久性的要求主要包括4個方面：一是含氣量要求，二是最大水灰（膠）比要求、三是最小單位水泥用量要求，四是嚴寒地區路面混凝土抗凍標號的要求。在進行配合比參數的計算時，必須遵循這4點。

4. 水泥混凝土配合比配合比參數的計算

（1）為了進行對比研究，考慮了3種外加劑方案，加上兩種水泥，共設計了6種配合比的混凝土，如表2所示。首先按照施工規范計算出6種基準配合比。

（2）水泥混凝土配合比參數包括水灰比，砂率，單位體積混凝土的用水量、水泥用量和外加劑用量，以及砂和碎石的用量。其中，最關鍵的是水灰比、砂率和單位用水量3項，這3個參數確定之后，就可以計算出其它幾項。

4.1 水灰比（W/C）。

（1）水泥混凝土的強度主要取決于其內部其膠結作用的水泥石的質量，而水泥石的質量則取決于水泥的特性和水灰比，當水泥品種、標號和水泥用量確定之后，水灰比的大小就直接影響了混凝土的強度，水灰比越小，強度越高。當然，水灰比并不是越小越好，近年來對水泥水化理論研究的結果表明，水泥能夠完全水化的最小水灰比是0.38。

（2）當水泥的用量不變時，水灰比即決定了水泥漿的稠度，水灰比越小，水泥漿越稠，混凝土拌和物的流動性就越差；反之水灰比較大時，水泥漿較稀，雖然拌和物的流動性增大了，但粘聚性和保水性也隨之變差，嚴重者會發生離析、泌水現象。因此，為了保證混凝土即能夠密實成型又具有良好的粘聚性和保水性，水灰比必須取一個適中的值。

4.2 砂率（Sp）。

砂率就是砂的用量占砂石總用量的質量百分率，它表征了砂與石之間的相對含量。當膠結漿體的稠度和數量確定后，砂率就成為影響新拌混凝土工作性的主要因素：砂率太小，集料間的空隙變大，需要較多的漿體填充空隙從而導致了潤滑漿體的減少；若砂率太大，集料的總表面積會增大，膠結漿體就相對顯得少了，這也減弱了漿體的潤滑作用，使新拌混凝土的流動性變差。因此，必然存在一個合理砂率值：即在用水量和水泥用量一定的情況下，能使混凝土拌和物獲得較大流動性和較好粘聚性、保水性的砂率。

4.3 單位體積用水量（W0）。

（1）當水灰比確定之后，單位體積用水量就反映了混凝土中水泥漿的多少，即“集漿比”，也就是單位體積混凝土拌和物中，集料絕對體積與水泥漿絕對體積之比。集漿比的大小同時影響到混凝土拌和物的工作性和后期強度。

（2）水泥漿在混凝土拌和物中，除了填充集料間的空隙外，還包裹集料的表面，以減少集料顆粒間的摩阻力，使混凝土具有一定的流動性。集漿比過大，水泥漿數量相對較少，不足以填滿集料的空隙和包裹集料的表面，混凝土拌和物的流動性和粘聚性就會變差，甚至會出現崩坍現象；相反，集漿比過小，水泥漿的數量相對過多，雖然拌和物的流動性變大，但保水性和粘聚性變差，甚至會出現流漿現象，而且水泥漿體數量增加，也會提高混凝土的單價。

（3）因此，水泥漿的數量應首先能夠滿足良好工作性的要求，考慮到混凝土的強度、耐久性和經濟因素（節約水泥），應盡量采用較大的集漿比，即在水灰比確定的前提下，采用較小的用水量。

4.4 單位水泥用量。

根據水灰比和單位用水量就可以確定單位水泥用量，當然這并不是說單位水泥用量是無關緊要的。單位水泥用量與混凝土的強度、收縮性能有著直接的關系，尤其是強度，會隨著水泥用量的增長而增長。并且為了滿足混凝土耐久性要求，有一個最小單位水泥用量限定。

4.5 外加劑用量。

一般來說，生產外加劑的廠商都會根據一系列試驗確定每種外加劑的最佳摻量，在配合比設計時可以直接采用廠家推薦的最佳摻量，當然最終的摻量應根據混凝土試配試驗結果確定，如果在試配試驗出現異常情況，要相應調整摻量。

4.6 砂石用量。

為了求出粗、細集料的單位用量，有兩種方法：質量法和體積法：

C0+W0+S0+G0+Y0=PcS0S0+G0×100=Sp

C0PC+W0PW+S0PS+G0PG+10a=1000S0S0+G0×100=Sp

一般來說，質量法比較簡便，體積法比較精確，但需要各組成材料的實測密度和混凝土的含氣量等參數，較為復雜。最后決定采用質量法計算。

3種混凝土配合比計算結果匯總于表3。采用內摻法，即認為外加劑作為水泥的一部分。

5. 檢驗工作性，確定基準配合比

（1）根據計算得到的初步配合比進行室內試拌試驗，檢驗新拌混凝土的工作性和含氣量等技術指標（如表4所示）。

（2）在保持其它配合比不變的情況下，通過調整外加劑的組份和微調外加劑的用量提高新拌混合物的工作性，確定基準配合比，最后確定的6種方案的基準配合比見表5。

在確定了水泥混凝土基準配合比后，下一步就是進行混凝土性能的試驗研究。通過校核混凝土的抗折強度，以考察配合比設計是否達到了強度要求，同時進行其它諸如抗壓強度、抗折彈模、收縮性能和抗凍性能的試驗，以比較和評判混凝土的其它性能，篩選出配合比設計最佳方案。

參考文獻

[1] 交通部公路科學研究所.JTG D40-2002.公路工程水泥混凝土路面設計規范[S].北京：人民交通出版社.2003.

[2] 鄧學鈞，陳榮生.剛性路面設計[M].北京：人民交通出版社.1992：542～570.

[3] 黃衛.高等水泥混凝土路面設計理論與方法[M].北京：科學出版社.1999：230～236.

[4] 鄧學均，張登良.路基路面工程[M].北京：人民交通出版社.2000：346.

[5] 交通部公路科學研究所.JTG F30-2003.公路水泥混凝土路面施工技術規范[S].北京：人民交通出版社. 2003.

[文章編號]1006-7619（2015）03-08-96

[作者簡介] 徐海軍（1960.10-）男，職稱：高級工程師 ，長期從事公路橋梁設計、施工以及工程管理工作。