任务5-2-1道路水泥混凝土性能及配合比设计

任务5-2-1道路水泥砼性能及配合比设计道路水泥混凝土：满足混凝土路面摊铺机工作性、弯拉强度、耐久性与经济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水泥品种水泥是直接影响混凝土施工性质、强度和耐久性、早期干缩和抗磨性的重要材料。特重、重交通等级的水泥混凝土宜采用旋窑道路硅酸盐水泥，可用旋窑硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。中、轻交通的路面可采用矿渣硅酸盐水泥。低温施工、有快凝要求的路段可采用R型早强水泥，一般情况宜采用普通硅酸盐水泥。水泥用量不得小于300kg/m3（非冰冻地区）或320kg/m3（冰冻地区）。

（2）水泥的强度等级应正确选择水泥的强度，使水泥的强度等级与所配制的混凝土的强度等级相匹配。2、粉煤灰在路面混凝土中可以采用技术符合规定的电收尘Ⅰ、Ⅱ级干排或磨细低钙粉煤灰。不得采用湿排或潮湿粉煤灰，严禁使用已经结块的湿排粉煤灰。3、粗集料①质量要求：坚硬、耐久、洁净的碎石和卵石，是混凝土的主要组成材料，也是影响混凝土强度的重要因素之一。粗集料在混凝土中起骨架作用，必须具有足够的强度和坚固性。不同强度等级混凝土选用不同技术等级的集料；其有害杂质：含泥量、泥块、硫化物、硫酸盐、有机质等必须控制。重要结构物应进行碱活性检验。②级配与最大粒径为了提高路面混凝土抗弯拉强度，防止混凝土拌合物离析，减少摊铺机的机械磨损，提高混凝土的抗冻性及耐磨性，粗集料的最大粒径不宜过大。水泥混凝土集公称最大粒径不应大于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％，控制针片状颗粒含量。要保证粗集料能形成骨架密实结构，保证抗弯拉强度、干缩变形等。4、细集料①品种和质量要求混凝土细集料应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的天然砂、机制砂或混合砂。特重和重交通混凝土路面使用河砂，砂的细度模数不宜小于2.5，砂的硅质含量不应低于25％。机制砂不得使用软质岩石破碎；淡化海砂只能用于二级以下素混凝土面层和基层。②级配与细度模数路面用细集料的颗粒组成应符合中砂级配范围要求。水泥混凝土路面通车1～2年后，水泥石将先于细集料被磨损，所以，凸起的砂颗粒为路面提供足够的横向力系数和抗滑性能。当砂过细时，磨损后抗滑力过低，影响路面安全。当砂过粗时，将引起混凝土拌合物严重泌水、路面细度模数对混凝土性质影响较大，施工时应分开堆放，并根据砂的细度模数的变化选择使用。5、外加剂外加剂应达到规定的要求。高效减水剂减水率应达到15%，引气减水剂减水率应达到12%。路面、桥面应选用减水率大、坍落度损失小、可调控凝结时间的复合减水剂，必须进行水泥适应性检验。冰冻地区的混凝土中必须掺加引气剂。6、拌和用水可用饮用水、清洁的天然水、地下水、海水及经适当处理后的工业废水。水中有害杂质如：油脂、糖类等。影响水泥正常凝结和硬化。海水不得用于拌制钢筋混凝土和预应力混凝土。当水质有疑问时应检验符合指标后方可适用。2、路面普通混凝土配合比设计指标⑴设计弯拉强度标准值路面水泥混凝土的强度以28d龄期的弯拉强度控制，当混凝土浇注90d内不开放交通时，可采用90d龄期的弯拉强度。混凝土弯拉强度标准值fcm按其概率分布0.85分位值确定，具体要求见按表5-31。二、道路水泥混凝土配合比设计水泥混凝土路面用混凝土配合比设计方法：按《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(JTGF30—2003)的规定，以抗弯拉强度（也称抗折强度）为主要强度指标，抗压强度作为参考指标。路面用水泥混凝土配合比设计应满足四项基本要求：抗弯拉强度；工作性；耐久性和经济性。路面混凝土配合比设计步骤1、初步配合比的计算①确定混凝土的配制抗弯拉强度各交通等级路面的28d设计弯拉强度标准值应符合《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTGD40—2002)的规定。按下式计算配制28d抗弯拉强度的均值。

②计算水灰比

混凝土拌和物的水灰比，根据粗集料类型、混凝土的配制抗弯拉强度和水泥的实际抗弯拉强度，碎石或碎卵石混凝土按下左式计算，卵石混凝土按下右式计算。混凝土满足耐久性要求的最大水灰（胶）比和最小水泥用量

③计算单位用水量

混凝土拌和物每1m3的用水量，根据坍落度，对碎石混凝土和卵石混凝土按下面经验公式计算单位用水量：④计算单位水泥用量单位水泥用量下式计算，并取计算值与耐久性规定值两者中的大值，并同时满足最大单位水泥用量不宜大于400kg/m3，最大单位胶材总用量不宜大于420kg/m3的规定。⑤计算砂石用量砂石用量可按密度法或体积法计算。按密度法计算时，混凝土单位质量可取2400~2450kg/m3；按体积法计算时，应计入设计含气量。采用超量取代法掺用粉煤灰时，超量部分应代替砂，并折减用砂量。经计算得到的配合比，应验算单位粗集料填充体积率，且不宜小于70%。⑵配合比调整①试拌调整按初步配合比配制混凝土拌和物。测定混凝土拌和物的稠度，同时观察拌和物的粘聚性和保水性。当不符合要求时，应进行调整。②强度校核

工作性满足要求的基准配合比，混凝土的强度不一定符合要求，所以应对混凝土强度进行检验。混凝土强度进行检验时至少采用三个不同的配合比。其中一个是基准配合比，另两个配合比的水灰比则分别增加及减少0.03或0.02，用水量应与基准配合比相同，砂率可分别增加及减少1%。三组试件经标准养护28d，测其抗弯拉强度，选定既满足设计要求，又节约水泥的配合比为试验室配合比。③施工配合比的换算

根据现场砂石的含水量将试验室配合比换算为施工配合比。路面水泥混凝土配合比设计方法例题《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTGF30-2003）

1、确定混凝土的配制强度fcf,o

式中：fcf,k-混凝土抗折强度标准值（MPa）；cv-混凝土抗折强度变异系数；t-保证率系数；s-混凝土抗折强度的标准差（MPa）

2、计算水灰比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，取（W/C）=0.44。3.Mx=2.64，在2.5~2.8之间，Sp=32%~36%,取Sp=34%4.计算水的用量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、计算单位水泥用量