任務(wù)5-2-1道路水泥混凝土性能及配合比設(shè)計(jì)

任務(wù)5-2-1道路水泥砼性能及配合比設(shè)計(jì)道路水泥混凝土：滿足混凝土路面攤鋪機(jī)工作性、彎拉強(qiáng)度、耐久性與經(jīng)濟(jì)性要求的水泥混凝土材料。一、道路水泥混凝土原材料1、水泥⑴水泥品種水泥是直接影響混凝土施工性質(zhì)、強(qiáng)度和耐久性、早期干縮和抗磨性的重要材料。特重、重交通等級的水泥混凝土宜采用旋窯道路硅酸鹽水泥，可用旋窯硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥。中、輕交通的路面可采用礦渣硅酸鹽水泥。低溫施工、有快凝要求的路段可采用R型早強(qiáng)水泥，一般情況宜采用普通硅酸鹽水泥。水泥用量不得小于300kg/m3（非冰凍地區(qū)）或320kg/m3（冰凍地區(qū)）。

（2）水泥的強(qiáng)度等級應(yīng)正確選擇水泥的強(qiáng)度，使水泥的強(qiáng)度等級與所配制的混凝土的強(qiáng)度等級相匹配。2、粉煤灰在路面混凝土中可以采用技術(shù)符合規(guī)定的電收塵Ⅰ、Ⅱ級干排或磨細(xì)低鈣粉煤灰。不得采用濕排或潮濕粉煤灰，嚴(yán)禁使用已經(jīng)結(jié)塊的濕排粉煤灰。3、粗集料①質(zhì)量要求：堅(jiān)硬、耐久、潔凈的碎石和卵石，是混凝土的主要組成材料，也是影響混凝土強(qiáng)度的重要因素之一。粗集料在混凝土中起骨架作用，必須具有足夠的強(qiáng)度和堅(jiān)固性。不同強(qiáng)度等級混凝土選用不同技術(shù)等級的集料；其有害雜質(zhì)：含泥量、泥塊、硫化物、硫酸鹽、有機(jī)質(zhì)等必須控制。重要結(jié)構(gòu)物應(yīng)進(jìn)行堿活性檢驗(yàn)。②級配與最大粒徑為了提高路面混凝土抗彎拉強(qiáng)度，防止混凝土拌合物離析，減少攤鋪機(jī)的機(jī)械磨損，提高混凝土的抗凍性及耐磨性，粗集料的最大粒徑不宜過大。水泥混凝土集公稱最大粒徑不應(yīng)大于31.5mm（碎石）或19.0mm(卵石)。

要控制小于0.075㎜的石粉含量不得大于1％，控制針片狀顆粒含量。要保證粗集料能形成骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，保證抗彎拉強(qiáng)度、干縮變形等。4、細(xì)集料①品種和質(zhì)量要求混凝土細(xì)集料應(yīng)采用級配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬、顆粒潔凈的天然砂、機(jī)制砂或混合砂。特重和重交通混凝土路面使用河砂，砂的細(xì)度模數(shù)不宜小于2.5，砂的硅質(zhì)含量不應(yīng)低于25％。機(jī)制砂不得使用軟質(zhì)巖石破碎；淡化海砂只能用于二級以下素混凝土面層和基層。②級配與細(xì)度模數(shù)路面用細(xì)集料的顆粒組成應(yīng)符合中砂級配范圍要求。水泥混凝土路面通車1～2年后，水泥石將先于細(xì)集料被磨損，所以，凸起的砂顆粒為路面提供足夠的橫向力系數(shù)和抗滑性能。當(dāng)砂過細(xì)時(shí)，磨損后抗滑力過低，影響路面安全。當(dāng)砂過粗時(shí)，將引起混凝土拌合物嚴(yán)重泌水、路面細(xì)度模數(shù)對混凝土性質(zhì)影響較大，施工時(shí)應(yīng)分開堆放，并根據(jù)砂的細(xì)度模數(shù)的變化選擇使用。5、外加劑外加劑應(yīng)達(dá)到規(guī)定的要求。高效減水劑減水率應(yīng)達(dá)到15%，引氣減水劑減水率應(yīng)達(dá)到12%。路面、橋面應(yīng)選用減水率大、坍落度損失小、可調(diào)控凝結(jié)時(shí)間的復(fù)合減水劑，必須進(jìn)行水泥適應(yīng)性檢驗(yàn)。冰凍地區(qū)的混凝土中必須摻加引氣劑。6、拌和用水可用飲用水、清潔的天然水、地下水、海水及經(jīng)適當(dāng)處理后的工業(yè)廢水。水中有害雜質(zhì)如：油脂、糖類等。影響水泥正常凝結(jié)和硬化。海水不得用于拌制鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土。當(dāng)水質(zhì)有疑問時(shí)應(yīng)檢驗(yàn)符合指標(biāo)后方可適用。2、路面普通混凝土配合比設(shè)計(jì)指標(biāo)⑴設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值路面水泥混凝土的強(qiáng)度以28d齡期的彎拉強(qiáng)度控制，當(dāng)混凝土澆注90d內(nèi)不開放交通時(shí)，可采用90d齡期的彎拉強(qiáng)度。混凝土彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fcm按其概率分布0.85分位值確定，具體要求見按表5-31。二、道路水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)水泥混凝土路面用混凝土配合比設(shè)計(jì)方法：按《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》(JTGF30—2003)的規(guī)定，以抗彎拉強(qiáng)度（也稱抗折強(qiáng)度）為主要強(qiáng)度指標(biāo)，抗壓強(qiáng)度作為參考指標(biāo)。路面用水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)滿足四項(xiàng)基本要求：抗彎拉強(qiáng)度；工作性；耐久性和經(jīng)濟(jì)性。路面混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟1、初步配合比的計(jì)算①確定混凝土的配制抗彎拉強(qiáng)度各交通等級路面的28d設(shè)計(jì)彎拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)符合《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD40—2002)的規(guī)定。按下式計(jì)算配制28d抗彎拉強(qiáng)度的均值。

②計(jì)算水灰比

混凝土拌和物的水灰比，根據(jù)粗集料類型、混凝土的配制抗彎拉強(qiáng)度和水泥的實(shí)際抗彎拉強(qiáng)度，碎石或碎卵石混凝土按下左式計(jì)算，卵石混凝土按下右式計(jì)算?；炷翝M足耐久性要求的最大水灰（膠）比和最小水泥用量

③計(jì)算單位用水量

混凝土拌和物每1m3的用水量，根據(jù)坍落度，對碎石混凝土和卵石混凝土按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算單位用水量：④計(jì)算單位水泥用量單位水泥用量下式計(jì)算，并取計(jì)算值與耐久性規(guī)定值兩者中的大值，并同時(shí)滿足最大單位水泥用量不宜大于400kg/m3，最大單位膠材總用量不宜大于420kg/m3的規(guī)定。⑤計(jì)算砂石用量砂石用量可按密度法或體積法計(jì)算。按密度法計(jì)算時(shí)，混凝土單位質(zhì)量可取2400~2450kg/m3；按體積法計(jì)算時(shí)，應(yīng)計(jì)入設(shè)計(jì)含氣量。采用超量取代法摻用粉煤灰時(shí)，超量部分應(yīng)代替砂，并折減用砂量。經(jīng)計(jì)算得到的配合比，應(yīng)驗(yàn)算單位粗集料填充體積率，且不宜小于70%。⑵配合比調(diào)整①試拌調(diào)整按初步配合比配制混凝土拌和物。測定混凝土拌和物的稠度，同時(shí)觀察拌和物的粘聚性和保水性。當(dāng)不符合要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。②強(qiáng)度校核

工作性滿足要求的基準(zhǔn)配合比，混凝土的強(qiáng)度不一定符合要求，所以應(yīng)對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)。混凝土強(qiáng)度進(jìn)行檢驗(yàn)時(shí)至少采用三個(gè)不同的配合比。其中一個(gè)是基準(zhǔn)配合比，另兩個(gè)配合比的水灰比則分別增加及減少0.03或0.02，用水量應(yīng)與基準(zhǔn)配合比相同，砂率可分別增加及減少1%。三組試件經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d，測其抗彎拉強(qiáng)度，選定既滿足設(shè)計(jì)要求，又節(jié)約水泥的配合比為試驗(yàn)室配合比。③施工配合比的換算

根據(jù)現(xiàn)場砂石的含水量將試驗(yàn)室配合比換算為施工配合比。路面水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)方法例題《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF30-2003）

1、確定混凝土的配制強(qiáng)度fcf,o

式中：fcf,k-混凝土抗折強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（MPa）；cv-混凝土抗折強(qiáng)度變異系數(shù)；t-保證率系數(shù)；s-混凝土抗折強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差（MPa）

2、計(jì)算水灰比W/CW/C=1.5684/(fcf,o+1.0079-0.3595fce,f)=0.44查T3-27，（W/C）max=0.44,耐久性合格，?。╓/C）=0.44。3.Mx=2.64，在2.5~2.8之間，Sp=32%~36%,取Sp=34%4.計(jì)算水的用量W=104.97+0.309SL+11.27*C/W+0.61Sp=104.97+0.309*40+11.27/0.44+0.61*34=164Kg/m3,5、計(jì)算單位水泥用量