淺談水泥混凝土配合比設(shè)計

張春鵬

(佳木斯市公路管理站)

由于混凝土路面板厚設(shè)計計算是以混凝土的抗彎拉強度為依據(jù)的,因此混凝土的配合比設(shè)計應(yīng)根據(jù)設(shè)計彎拉強度、耐久性、耐磨性、和易性等要求和經(jīng)濟合理的原則選用原材料,通過計算、試驗和必要的調(diào)整確定混凝土單位體積中各種組成材料的用量而設(shè)計配合比。然后根據(jù)現(xiàn)場澆筑混凝土的實際條件,如材料供應(yīng)情況(級配、含水量等)攤鋪方法和機具、氣候條件等做適當調(diào)查后提出施工配合比?；炷僚浜媳仍O(shè)計的一般步驟如下。

1 確定混凝土配合比的設(shè)計強度

配合比設(shè)計時所采用的強度指標應(yīng)高于混凝土的設(shè)計彎拉強度,即

式中:fc為配制 28 d彎拉強度的均值,MPa;fr為設(shè)計彎拉強度標準值,MPa;s為彎拉強度試驗樣本的標準差,MPa,t為保證率系數(shù)(表 1);cv為彎拉強度變異系數(shù)(應(yīng)按統(tǒng)計數(shù)據(jù)在表 1范圍內(nèi)取值)。

表 1 保證率系數(shù)

在無統(tǒng)計數(shù)據(jù)時,彎拉強度變異系數(shù)應(yīng)按設(shè)計值。如果施工配制彎拉強度超過設(shè)計給定的彎拉強度乘變異系數(shù)上限,則必須改進機械設(shè)備和提高施工控制水平。

2 計算水灰比

根據(jù)大量試驗結(jié)果回歸獲得的彎拉強度與水灰比的經(jīng)驗關(guān)系計算

碎石或卵石混凝土

卵石混凝土

式中:fs為水泥實測 28 d抗折強度。

為滿足耐久性的要求,高速公路、一級公路水灰比不大于 0.44;二級公路不大于 0.46;三、四級公路不大于 0.48。

3 計算用水量

在水灰比已定的條件下確定用水量也就是確定混凝土中的水泥漿用量。水泥漿用量取決于和易性的要求(以坍落度為準)和組成材料的性質(zhì)(如集料表面性質(zhì)和最大粒徑、細集料的度和含量等)每立方米混凝土的用水量,可以按下列經(jīng)驗關(guān)系式確定

碎石混凝土

卵石混凝土

式中:W0為不摻外加劑與摻和料混凝土的單位用水量,kg/m3;SL為坍落度,mm;Sp為砂率(應(yīng)根據(jù)細模度數(shù)和粗集料種類查表 2),%;C/W為灰水比。

如果摻外摻劑的混凝土單位用水量應(yīng)按下式計算

式中:W0w為摻外加劑混凝土的單位用水量,kg/m3;β為所用外加劑劑量的實測減水率,%。

4 計算水泥用量

每立方米混凝土混合料的水泥用量按下式計算,并取計算值與表 6.8給定值的大值。

C0單位水泥用量。

5 計算集料用量

砂石料角量可以按密度法和體積法計算,按密度法計算時,混凝土單位質(zhì)量可取 2 400～2 450 kg/m3;按體積法計算時,應(yīng)計入設(shè)計含氣量。采用超量取代法摻用粉煤灰時,超量部分應(yīng)代替砂,并折減用砂量。經(jīng)計算得到的配合比,應(yīng)驗算單位粗集料填充體積率,且不宜小于 70%。

例如,采用體積法計算集料用量計算式如下(1)細集料用量 S(kg/m3)

式中:ρω為水的密度可取 1,g/cm3;ρs為細集料的飽和面干密度,g/cm3;ρc為水泥的密度(可取 2.9～3.1),g/cm3;ρg為粗集料的飽和面干密度,g/cm3。

(2)粗集料用量 G(kg/m3)

6 配合比的調(diào)整

通過以上的計算得到的配合比是根據(jù)以前經(jīng)驗和資料參數(shù)確定的材料初步用量,它同材料實際情況有一定的差異。為此,上述計算配合比需要通過試驗加以驗證,通過試驗檢驗其強度和和易性是否滿足要求,若不滿足應(yīng)對配合比加以調(diào)整,直至檢驗通過既可確定實驗室配合比。在施工現(xiàn)場,還需要視集料的實際含水量、氣候、運距等情況,對實驗室配合比做適當?shù)恼{(diào)整,由此得到施工配合比。