摘要：通過對原材料、配合比設(shè)計參數(shù)的優(yōu)選和大量室內(nèi)試驗，用425號普通硅酸鹽水泥配制成功滿足重交通道路要求的路面用水泥混凝土。比使用525號硅酸鹽水泥，每m3成本節(jié)約十幾元。試驗中發(fā)現(xiàn)，用C3A含量低、C4AF含量高的水泥更有利于混凝土抗彎拉強度的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：高等級公路路面水泥混凝土配合比

　　重交通道路水泥混凝土路面要承受車輛高密度荷載的沖擊、摩擦、彎曲和溫度、濕度的反復(fù)變化。因此，要求它必須具備較高的抗彎拉強度和耐磨性。1994年交通部頒發(fā)的JTJ012-94《公路水泥混凝土路面設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱規(guī)范)，將高等級公路路面水泥混凝土28d齡期設(shè)計抗彎拉強度從老規(guī)范規(guī)定的4.5MPa提高到5.0MPa。這就充分說明抗彎拉強度是控制高等級水泥混凝土路面質(zhì)量的關(guān)鍵。?
　　根據(jù)新規(guī)范規(guī)定，混凝土的配合比設(shè)計強度應(yīng)高出設(shè)計彎拉強度的1.10～1.15倍。因此，要配制設(shè)計彎拉強度為5.0MPa的混凝土，配制強度則須達(dá)到5.50～5.75MPa。為滿足這一要求，施工單位常須采用525號普通硅酸鹽水泥，不言而喻，使用525號水泥不但會增加工程造價，還常因貨源偏緊、供應(yīng)不及時，而影響到工程進(jìn)度。?
在寧通一級公路建設(shè)中，我們使用了供貨充足、相對價廉的425號普通硅酸鹽水泥，通過認(rèn)真優(yōu)選各種原材料，合理確定配合比參數(shù)，經(jīng)大量室內(nèi)試驗，配制成功滿足重交通道路要求的高質(zhì)量路面用水泥混凝土。

1　路面混凝土的配制
1.1　主要原材料的選擇
1.1.1　水泥
　　路面用水泥應(yīng)首先選擇具有抗彎拉強度高、收縮性小、耐磨性和耐久性好的水泥。要求水泥各齡期強度值及其它指標(biāo)不應(yīng)低于國家標(biāo)準(zhǔn)。需注意的是，一般施工單位從混凝土拌制到抹面壓紋等全過程的時間往往很長，超過水泥凝結(jié)時間的現(xiàn)象屢見不鮮，而水泥的凝結(jié)時間是影響混凝土路面澆筑質(zhì)量的重要因素，不容忽視。施工單位必須根據(jù)自己的施工技術(shù)水平，選擇凝結(jié)時間與之相適應(yīng)的水泥。

1.1.2　粗集料
　　用表面粗糙且多棱角、與水泥石粘結(jié)性好的碎石配制的混凝土具有較高的強度。最大粒徑不大于40mm。其他技術(shù)指標(biāo)均應(yīng)符合規(guī)范要求。

1.1.3　細(xì)集料

　　路面混凝土用砂必須具有高的密度和小的比面，以保證拌合物有適宜的工作性，硬化后的混凝土有足夠的強度和耐久性，同時又達(dá)到節(jié)水的目的。因此，宜選用符合規(guī)范要求的細(xì)度模數(shù)大于2.5的Ⅱ區(qū)中粗砂。

1.1.4　外加劑
　　外加劑質(zhì)量應(yīng)符合GB8076-87《混凝土外加劑》的規(guī)定，使用時應(yīng)注意配量準(zhǔn)確，且在混合料中拌和均勻。

1.2　配合比設(shè)計
　　按GBJ97-94《水泥混凝土路面施工及驗收規(guī)范》的規(guī)定，路面用水泥混凝土配合比設(shè)計采用抗彎拉強度或抗壓強度指標(biāo)的設(shè)計方法。在寧通公路建設(shè)中，采用了以抗彎拉強度為指標(biāo)的配合比設(shè)計方法。

1.2.1 混凝土的配制強度
　　混凝土的配制強度(fcf，o)按公式(1)確定：

fcf，o=k·fcf，k　　　　　　　　(1)

式中：fcf，k——混凝土設(shè)計抗彎拉強度，MPa；?
???k——系數(shù)，施工水平一般者取k=1.15。?
　　若設(shè)計抗彎拉強度為5.0MPa時，則配制強度應(yīng)為5.75MPa。

1.2.2?拌和物稠度
　　路面混凝土拌和物坍落度不應(yīng)大于2.5cm，工作度不應(yīng)小于10s。

1.2.3?水灰比
??以碎石為集料的混凝土拌和物的水灰比，可根據(jù)已知的混凝土配制抗彎拉強度(fcf，o)和水泥的實際抗彎拉強度(fcef)，代入公式(2)求得灰水比，灰水比的倒數(shù)即為水灰比。

C/W=(fcf,o+1.0079-0.3485fcef)/1.5684????(2)

??混凝土強度很大程度取決于水灰比，高等級公路路面混凝土水灰比一般不小于0.4，不大于0.5，摻減水劑的混凝土水灰比要比未摻的降低0.02～0.05。如采取真空吸水工藝，在設(shè)計混凝土配合比時，無須考慮真空吸水的脫水量，而將因吸去水分而提高的強度作為路面的強度儲備。

1.2.4?砂率
??砂率是指混凝土中砂的質(zhì)量與砂石總質(zhì)量的比率。砂率的變化可導(dǎo)致集料的總表面積和空隙率的變化。砂率過大，集料的總表面積和空隙率都會增大，在水泥漿含量不變的情況下，混凝土拌和物的流動性將減少；同樣，若砂率過小，因不能保證粗集料間有足夠的砂漿層，也會降低混凝土拌和物的流動性。伴隨著混凝土拌和物工作性能的惡化，勢必殃及硬化混凝土的密度、強度、干縮性及耐久性。所以確定砂率是混凝土配合比設(shè)計的重要內(nèi)容之一。?
??從砂率過大或過小都對混凝土產(chǎn)生不良影響這點看來，砂率必然存在一個最佳值。通常認(rèn)為，在水泥漿用量不變的條件下，能使混凝土拌和物獲得最大流動性且不致出現(xiàn)離析泌水等不良現(xiàn)象時的砂率為最佳砂率。道路混凝土的砂率，一般在28%～32%之間，通過試驗決定最佳值。

1.2.5?用水量及水泥用量
單位用水量應(yīng)考慮粗集料的最大粒徑、砂的粗細(xì)、坍落度要求、外加劑種類、施工溫度等因素，然后通過試驗確定。路面混凝土單位用水量，粗集料采用碎石時一般為150～170kg/m3。?
??水泥用量根據(jù)所需的水灰比和用水量確定，對于425號水泥單位用量應(yīng)不小于350kg/m3，對于525號水泥應(yīng)不小于300kg/m3。

1.2.6?集料用量
??砂、石用量可根據(jù)已選定的砂率，采用絕對體積法或假定密度法計算。

1.2.7?配合比校準(zhǔn)
??根據(jù)以上原則，合理選用混凝土配合比參數(shù)并計算出初步配合比后，即可進(jìn)行試拌，以校核混凝土拌和物的工作性能。如拌和物的坍落度或維勃稠度不符合設(shè)計要求，或粘聚性和保水性不理想時，則應(yīng)在保證水灰比不變的條件下，相應(yīng)調(diào)整用水量或砂率，直到滿足要求為止，并提出基準(zhǔn)配合比。再根據(jù)基準(zhǔn)配合比配制混合料，制作試件進(jìn)行強度檢驗。根據(jù)強度檢驗結(jié)果和濕表觀密度測定結(jié)果，進(jìn)一步修正配合比，即可得到試驗室配合比。最后再根據(jù)現(xiàn)場砂、石材料的實際含水率，將試驗室配合比換算為施工配合比。?
混凝土拌和物工作性能調(diào)整的方法見表1。

表1?

2?試驗結(jié)果與分析
??我單位試驗室進(jìn)行試配試驗采用基準(zhǔn)水灰比為0.43，基準(zhǔn)砂率為30%，為達(dá)到既有代表性又盡量減少試驗次數(shù)的目的，選用具有代表性的普通型硅酸鹽水泥，外加劑選用了蘇州水泥制品研究院研制的AF型外加劑。混凝土試驗結(jié)果參見表2～3。

表2?

表3　

　　從表2～3可以看出：?
　　(1)用425號水泥、單位水泥用量390kg/m3、水灰比0.41～0.43、砂率29%～30%所配制的混凝土，其28d抗彎拉強度一般能達(dá)到5.5MPa；
　　(2)采用C3A含量低、C4AF含量高的水泥對提高混凝土抗彎拉強度有利；
　　(3)A水泥廠生產(chǎn)的水泥雖然抗彎拉強度高，但是終凝時間太短，不宜采用；
　　(4)采用525號水泥，比采用425號水泥可節(jié)省20kg/m3左右，但黃砂、碎石數(shù)量相應(yīng)有所增加；?
　　(5)混凝土的7d抗彎拉強度大多數(shù)在4.0MPa以上，28d齡期抗彎拉強度一般都能達(dá)到設(shè)計要求；?
　　(6)真空吸水工藝可降低混凝土水灰比，是提高混凝土抗彎拉強度的有力措施；
　　(7)采用AF型減水劑，強度提高較明顯，能節(jié)省水泥用量，改善混凝土工作性能，對抗凍也有利，其缺點是混凝土收縮率稍大。
　　寧通一級公路實際應(yīng)用證明，使用425號普通硅酸鹽水泥，砂、石材料合格，采用以表2中B1組為基準(zhǔn)的配合參數(shù)和真空吸水工藝，按照規(guī)范要求施工，完全能生產(chǎn)出達(dá)到設(shè)計抗彎拉強度≥5.0MPa要求的混凝土。

3　結(jié)論
　　(1)通過對原材料和配合比設(shè)計參數(shù)的優(yōu)選，采用425號普通硅酸鹽水泥完全可以達(dá)到高等級公路路面混凝土設(shè)計抗彎拉強度≥5.0MPa的要求。從經(jīng)濟(jì)上比較，采用425號水泥比525號水泥每m3混凝土節(jié)約十幾元，且貨源充足。
　　(2)為了能使配制的混凝土達(dá)到抗彎拉強度5.5MPa的目標(biāo)，必須選擇質(zhì)量較好的原材料，特別是要優(yōu)選質(zhì)量穩(wěn)定、C4AF含量高的水泥。同時，還必須選擇適宜的水灰比、砂率等參數(shù)。