机场道面干硬性混凝土配合比设计

1、机场道面干硬性混凝土配合比设计 【摘 要】：本文从分析影响混凝土抗折强度的主要因 数着手，以上海浦东国际机场第四跑道道面配合比设计为 例，通过对水灰比、砂率、二级配碎石比例等要素的确定过 程，简要的的阐述了道面抗折混凝土配合比的主要试配思路 及方法。 【关键词】道面，混凝土配合比，水灰比，砂率，骨料 级配 1 工程概况 浦东机场第四跑道位于浦东机场第二跑道东侧 440 米 处，总投资 27.68 亿元，两端与第二跑道两端对齐，长 3800 米、宽 60米，飞行区指标为 4F 级。道面混凝土设计抗折强 度为5.0 MPa，现场试验室根据设计要求，通过计算、试配 得出科学合理的配合比，用以指导施工

2、，保证混泥土具有良 好的性能，满足设计及施工要求。 2 抗折混凝土配合比设计原理 机场跑道混凝土的主要受力特征是反复承受各种吨位 的飞机加速或减速所带来的荷载，尤其是对于飞机起降区域 的混凝土板块，反复承受巨大的冲击荷载。而此类荷载产生 的弯拉应力对混凝土板块的破坏能力远大于压应力对板块 的破坏能力，因此在机场水泥混凝土道面配合比设计中应以 抗折强度作为设计标准。 抗折混凝土配合比设计过程是一个寻求最优比例的过 程，既要使拌合物具有合适的和易性满足施工要求，又要使 硬化混凝土具有足够的强度、耐久性及抵抗收缩性，满足使 用要求，同时也要尽可能的降低工程成本，满足经济要求。 在寻求最优比例之前，我

3、们应该分析各种因数对抗折强 度的影响，用以指导试验室配合比的设计与调整，在配合比 设计时针对这些影响因数，对原材料选优汰劣，对配合比合 理调整，最终得到满足要求的试验室配合比。 3 影响抗折强度的主要因数 影响道面混凝土抗折强度的因数有很多，本文仅从原材 及配比优化的角度对各种因数加以探析。 3.1 水泥：混凝土的抗折强度主要来源于水泥的抗折强 度，在其它因数固定的前提下，水泥的强度愈高，水化反应 后形成的水泥石强度就愈高，从而使所配置的混凝土强度也 就愈高 1 。同时水泥的细度对强度也有影响，水泥细度大， 水化反应快速，前期速度增加快，但是细度过大，需水量变 大，不利于降低水灰比。 3.2

4、水灰比：水在混凝土中主要以化学结合水和物理吸 附水及自由水等三种形式存在，前者参与水泥的水化反应， 成为水化产物的一部分，是硬化混凝土强度的来源，水泥水 化时需要的结合水为水泥用量的 20%25%，后两者起着润 滑，便于施工成型的作用，吸附水及自由水在水泥硬化时逐 渐蒸发，在混凝土中留下许多微小的孔洞，水灰比增大，毛 细孔隙增多，导致强度降低，因此可以说水灰比在干硬性的 道面混凝土中仍然具有决定性的作用，在用水量、砂率及碎 石比例保持不变的前提下，在一定范围类混凝土抗折强度随 水灰比的减小而有规律的提高。因此在保证施工和易性的前 提下，采用较低的水灰比是提高抗折强度一种方法。 3.3 粗集料特

5、性：碎石与砂浆的粘结性比卵石好，采用 碎石拌制的混凝土，其形成的强度要比采用卵石拌制的混凝 土强度高 1 ；母材强度越高，或者压碎值越小，对提高混凝 土强度越有利；良好的骨料级配及粒形可使道面混凝土形成 具有较大嵌锁力的密实骨架结构，对提高混凝土强度有利 2 ，良好的骨料级配同时可以增加振实紧密密度，减小空隙 率，从而可以合理的提高混凝土中的骨料用量，而在一定范 围内，混凝土的抗折强度随骨料绝对体积的增大而呈上升趋 势2 ；在相同的水灰比下，混凝土抗折强度随最大粒径增大 而降低，碎石粒径增大，由于集料比表面积的减小和混凝土 不均匀性的增大，致使混凝土集料粒径越大，混凝土强度越 低，碎石粒径过小

6、会导致用水量及水泥水泥用量增加，不仅 不经济，也会引起混凝土干缩变大，碎石最大公称粒径不应 大于 31.5mm3 ；软弱颗粒及针片状颗粒的存在也会导致强 度降低。 3.4 砂率及砂的细度模数：合理的砂率可以有效的填充 粗集料的空隙，达到同等工作度的前提下减少用水量，提高 碎石用量，间接提高强度。砂率过小，使和易性变差难以满 足施工要求，且难以有效填充粗集料空隙，易形成孔洞等缺 陷，难以达到密实效果， 砂率过大， 需要更多的水泥浆包裹， 而在一定单位用水量情况下，浆体变的干涩粘稠，流动性降 低，和易性变差，粘结力下降，同时会降低粗集料用量，不 利于嵌锁骨架的形成，降低抗折强度。 3.5 含泥量及

7、泥块含量：特别是粗集料的含泥量，附着 在集料的表面形成薄弱的界面结合力，受力时，这些薄弱的 结合部位首先受到破坏，通过对小梁破坏的断面观察，有些 集料是被完整的拔出来的，同时泥及泥块会吸附部分水泥， 降低强度，泥块在混凝土中形成窝坑，降低强度，因此应严 格控制砂石料的含泥量及泥块含量。 3.6 用水量：在干硬性混凝土中，当水灰比保持不变， 只改变用水量时，抗折强度也会随着用水量的改变而略有增 减。用水量过小，塑性不足，难以施工，易形成缺陷，降低 强度。用水量过大，则水泥用量同比增加，增加工程成本， 同时水泥砂浆的体积变大，致使混凝土拌合物中粗集料用量 变小，达不到形成嵌锁型的致密骨架结构，从而

8、降低强度， 同时用水量增加，单位体积内的绝对毛细孔数量相应增加， 也会导致抗折强度的降低，因此配合比设计时应找出最合适 的用水量。 其它诸如施工、养护等因数，这里不再一一阐述。 4 混凝土原材料技术要求 4.1 水泥 本试验采用的水泥为：安徽海螺水泥股份有限公司宁国 水泥厂生产的 P.n 52.5硅酸盐水泥。水泥表观密度：P c=3120 Kg/m3 ,水泥28d抗折强度为8.9 MPa;其它各项物理化学指 标均符合民航机场飞行区水泥混凝土道面面层施工技术规 范(MH 5006-2002 )的相关要求。 4.2 细集料 细集料(天然砂或机制砂)宜采用细度模数为 2.653.20 的中粗砂，且应质地坚硬、耐久、洁净 2。试