路面混凝土配合比优化设计

摘 要：从水泥混凝土路面质量控制技术指标弯拉强度、工作性、耐久性和经济性出发，探讨水泥混凝土路面配合比优化设计的实际效果及意义。

关键词：混凝土配合比设计 优化

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引言

1.概述

珠江三角洲经济区外环公路江门至肇庆高速公路（江肇高速公路），全线采用双向六车道高速公路标准建设，设计速度100km/h，路基宽度33.5m，桥涵设计汽车荷载采用公路-Ⅰ级。江肇高速公路控制性工程--毛毡岭隧道，位于肇庆高要蚬岗镇，单洞长9583m (左洞起止桩号LK72+688~LK77+450，右洞起止桩号LK72+699~LK77+520)。

2.隧道路面结构设计

毛毡岭隧道进出洞口400m设计为复合式路面：4cm抗滑式改性沥青砼AC-13+6cm 中粒式改性沥青砼AC-20下面层+ 24cm水泥混凝土面板+15cm C20混凝土基层+15cm C20混凝土整平层；其余路面结构为水泥混凝土路面：30cm水泥混凝土路面+15cm C20混凝土基层+15cm C20混凝土整平层。30cm水泥混凝土路面设计年限为30年，设计强度以龄期28d的弯拉强度标准值（fr=5.0MPa）为标准。采用滑模摊铺施工方法。

正文

1.水泥混凝土配合比设计

1）设计依据：

a.《珠江三角洲经济区外环公路江门至肇庆高速公路路面施工图设计》相关说明

b.《公路工程水泥混凝土路面施工技术规范》JTG F30-2003

c.《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005

d.《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005

e.《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2000

2) 设计要求：

a.设计抗弯拉强度5.0MPa

b.坍落度30-50mm

3) 原材料说明：

a.水泥：采用中材牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，相关指标见下表：

检测 项目 细度(%) 标准稠度用水量（%） 凝结时间 安定性 抗压强度 抗折强度

初凝 终凝 3天 28天 3天 28天

标准值 ≯10 沉于距板6±1mm时 不早于

45分钟 不迟于600分钟 沸煮法检验合格 ≮10.0 ≮32.5 ≮2.5 ≮5.5

实测值 2.8 28.4 372分钟 517分钟 合格 21.3 5.0

b.碎石： 由龙兴石场生产提供，其规格为4.75～9.5mm（小石），9.5～19mm（中石），16～26.5mm（大石）；

各主要指标压碎值(=13.0%)、针片状(=5.0%)、含泥量(=0.4%)等经检测各项指标均符合设计要求。

c.砂： 采用西江砂场生产的中、粗砂，该砂质地坚硬、洁净，细度模数变化在3.0～2.3之间，属中砂。

各主要指标细度模数（=2.75）、含泥量（=0.4%）等经检测符合规范及设计要求。

d.水：当地山泉水。

4) 5.0MPa水泥混凝土设计配合比优化

a.水泥混凝土配合比：

水泥：水：砂：碎石= C0:W0:S0:G0 = 380:160:649:1260 (Kg/m3)，设计水灰比W/C=0.42

b.配合比优化：

在砂率、水灰比不变及合成级配符合4.75-26.5mm连续级配要求的前提下，对各档碎石掺合量进行调整。具体见下表：

各档碎石掺合量及比例

设计配合比 大石 中石 小石

一般配合比A 819（65%） 0 441（35%）

密级配优化配合比B 378（30%） 630（50%） 252（20%）

c.配合比合成曲线：

A配合比合成级配曲线图

B配合比合成级配曲线图

根据两种合成级配图可见，无论是一般配合比还是优化配合比，其合成级配曲线均符合4.75~26.5mm连续合成级配要求。

2.试验路铺筑

为了比较A、B配合比优异性，在毛毡岭隧道左洞，采用滑模摊铺各施工200m（A: LK77+050~LK77+250; B: LK77+250~LK77+450），后期养生方法一致。试验结果见下表：

1）室内标准试验

表1 室内标准试验结果

可见在水灰比及砂率一样的前提下， A配比较B配比弯拉强度值更高。

2）现场试验检测

为了比较A、B配合比现场摊铺结果，对试验段进行抽芯、平整度、芯样劈裂试验。结果见下表：

表2 芯样检测结果

可见，B配合比较A配合比在弯拉强度上有明显提高，视芯样饱满度、均匀性、密实性表现更为合理。

表3平整度检测结果

可见，在采用相同滑模摊铺施工工艺的前提下，B配合比较A配合比在平整度上更易控制，取得效果更为良好。

结论

根据以上试验结果，可知采用密集配优化设计配合比较一般配合比，无论在施工和易性、弯拉强度，还是路面平整度上，密级配优化配比均显示出明显优势，并已在毛毡岭隧道得到实际应用。

依据路面水泥混凝土配合比设计原则，兼顾经济性的同时既保证路面砼要有足够的抗弯拉强度、合适的工作性能、优越的耐久性，因此在水泥混凝土路面配合比设计中，可优先考虑采用密级配水泥混凝土优化配合比。

参考文献

【1】刘源姝；苏静；水泥混凝土路面设计中的要点分析[J]；四川建材；2011年04期

【2】彭鹏；混凝土路面配合比设计及施工中易出现的问题[A]；土木建筑学术文库（第7卷）[C]；2007年

【3】陈恩炳；混凝土配合比设计需注意的几个问题[N]；伊犁日报(汉)；2007年

【4】陈斌；混凝土配合比优化及结构早期裂缝防治研究[D]；浙江大学；2005年