公路路面水泥混凝土配合比設計探討

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1 水泥混凝土配合比設計的重要性

對公路路面水泥混凝土的質量加以評判，其指標主要包含路面的漲縮性、耐磨性、耐久性以及抗彎拉強度。對于水泥混凝土而言，不僅需要承受汽車行駛過程中的荷載，同時還要受到溫度變化的影響，因此，在此種狀況中，想要確保公路路面水泥混凝土的質量能夠與設計指標相符，就必須要將混凝土的配合比設計工作進行優化。配合比設計工作的好壞，將會對公路路面的耐磨性能、耐久性、強度造成決定性的影響。重視混凝土的配合比設計工作，就能從源頭上把控路面質量，還能夠將公路的使用壽命提升，在保證路面質量的前提下，確保資源得到充分的利用。

2 影響水泥混凝土配合比設計的主要因素

2.1 砂率

在開展水泥混凝土的配合比設計工作期間，砂率占據著十分重要的地位。砂率的差異會造成混凝土當中孔隙的數量存在差異。砂率過高或者過低，都會對配合比設計的質量造成巨大影響。如果砂率過高，會導致混凝土拌合物中沒有足夠的水泥漿進行包裹，混凝土會出現和易性不良的現象，而且會造成硬化后的混凝土中孔隙數量增加，不能滿足施工現場的施工要求。相反如果砂率過低，則會導致混凝土拌合物中水泥漿過多，細骨料過少，造成水泥混凝土中水泥漿對粗骨料的包裹性下降，不利于混凝土振搗密實。

2.2 水灰比

所謂的水灰比指的是混凝土中水與粉料中相對用量的比例。水灰比對混凝土的強度造成直接的影響。如果水灰比過高，將會導致水泥混凝土中粉料用量不足，而用水量過高則會造成混凝土中多余水分占據空洞較多，一旦水分蒸發，剩下的空洞將會影響到混凝土的強度。如果水灰比過低，將會導致混凝土過于黏稠，不利于施工，而且過高的粉料用量會造成混凝土更容易開裂。

2.3 對水泥混凝土強度與壽命的預期

如果水泥混凝土的強度以及壽命無法與預期目標相符，便無法投入至使用當中。在所需的強度基礎上將混凝土設計強度適當增加，可以將混凝土因突發載荷或意外導致無法穩定的問題加以預防。但是，如果將配合比中設計強度過分提升，同樣也會導致施工的成本加大，從而造成不必要的浪費現象。因此水泥混凝土的預期壽命同樣也是開展配合比設計工作期間所需要考慮的重要因素，將預期壽命的長短作為參考依據，納入混凝土配合比設計的過程中，合理調整混凝土配合比，在保證質量的前提下，可以減少不必要的浪費。

3 公路路面水泥混凝土配合比設計的優化策略

3.1 影響水灰比確定的因素

對于水泥混凝土而言，其強度由水灰比所決定，由于路面的強度等級存在差異，施工方式存在差異以及施工企業的技術素養存在差異，都會對水灰比的最終確定有所影響，另外，對于實際公路路面工程當中的路面強度設計需求也需要作出考慮，對以上因素展開綜合的考慮，充分論證才能夠確定最適宜的水灰比。

3.2 水灰比與混凝土的彎拉強度

現如今，我國在公路路面的水泥混凝土方面遵循《水泥混凝土路面設計規范》，并且將混凝土的彎拉強度劃分為4.0、4.5、5.0 MPa三個等級。各級公路的保證率系數如表1所示，彎拉強度變異系數如表2所示，都作出了十分細致的說明。

表1 保證率系數按樣本數n與判別概率p的參照表

表2 各級公路混凝土路面彎拉強度變異系數表

以混凝土彎拉強度的要求為5.0 MPa為例，《水泥混凝土路面設計規范》中對水灰比提出了0.40以上的規定，并且規定水灰比最低值要大于0.38。如果水灰比過低，粉料用量因為較多而無法完全進行水化反應，不僅會造成成本的增加和原材料的浪費，同時也會導致路面更容易出現裂縫的狀況。將《水泥混凝土路面設計規范》作為依據，水灰比控制在0.45～0.38之間，粗集料體積率控制在75%左右，將水灰比的不同加以計算，混凝土當中水與粉料的用量如表3所示。

表3 水灰比不同時混凝土中水泥與水的用量計算

3.3 水灰比的確定

將混凝土彎拉強度的設計值，即fr=5 MPa時為例，首先將下列公式作為依據，從而將混凝土28 d試配強度fc=5.64 MPa進行計算：

式中：fc——配置28 d彎拉強度的均值（MPa）；

fr——設計彎拉強度標準值（MPa）為5.0 MPa；

Cv——彎拉強度的變異系數（可以通過表3獲取）；

S——彎拉強度試驗樣本的標準差（MPa）；

T——保證率系數。

綜合考慮混凝土預期的使用壽命、耐久性等因素，最終將水灰比確定為0.44，其計算的過程為：

W/C=1.568 4/（fc+1.009 7-0.359 5fs）=1.568 4/（6.0+1.009 7-0.359 5×8.6）=0.44。

4 結語

綜上所述，對于公路路面的施工工作而言，水泥混凝土材料是不可或缺的重要存在，能夠直接決定整體工程的施工效率與施工質量。所以，水泥混凝土的配合比設計與確定工作是施工前的準備工作中的重中之重，只有綜合考慮各方面的因素，才能夠避免沉降、塌陷或是裂縫等問題，確保公路路面在今后的使用能夠更加安全與可靠。