浅谈水泥混凝土配合比设计

张春鹏

(佳木斯市公路管理站)

由于混凝土路面板厚设计计算是以混凝土的抗弯拉强度为依据的,因此混凝土的配合比设计应根据设计弯拉强度、耐久性、耐磨性、和易性等要求和经济合理的原则选用原材料,通过计算、试验和必要的调整确定混凝土单位体积中各种组成材料的用量而设计配合比。然后根据现场浇筑混凝土的实际条件,如材料供应情况(级配、含水量等)摊铺方法和机具、气候条件等做适当调查后提出施工配合比。混凝土配合比设计的一般步骤如下。

1 确定混凝土配合比的设计强度

配合比设计时所采用的强度指标应高于混凝土的设计弯拉强度,即

式中:fc为配制 28 d弯拉强度的均值,MPa;fr为设计弯拉强度标准值,MPa;s为弯拉强度试验样本的标准差,MPa,t为保证率系数(表 1);cv为弯拉强度变异系数(应按统计数据在表 1范围内取值)。

表 1 保证率系数

在无统计数据时,弯拉强度变异系数应按设计值。如果施工配制弯拉强度超过设计给定的弯拉强度乘变异系数上限,则必须改进机械设备和提高施工控制水平。

2 计算水灰比

根据大量试验结果回归获得的弯拉强度与水灰比的经验关系计算

碎石或卵石混凝土

卵石混凝土

式中:fs为水泥实测 28 d抗折强度。

为满足耐久性的要求,高速公路、一级公路水灰比不大于 0.44;二级公路不大于 0.46;三、四级公路不大于 0.48。

3 计算用水量

在水灰比已定的条件下确定用水量也就是确定混凝土中的水泥浆用量。水泥浆用量取决于和易性的要求(以坍落度为准)和组成材料的性质(如集料表面性质和最大粒径、细集料的度和含量等)每立方米混凝土的用水量,可以按下列经验关系式确定

碎石混凝土

卵石混凝土

式中:W0为不掺外加剂与掺和料混凝土的单位用水量,kg/m3;SL为坍落度,mm;Sp为砂率(应根据细模度数和粗集料种类查表 2),%;C/W为灰水比。

如果掺外掺剂的混凝土单位用水量应按下式计算

式中:W0w为掺外加剂混凝土的单位用水量,kg/m3;β为所用外加剂剂量的实测减水率,%。

4 计算水泥用量

每立方米混凝土混合料的水泥用量按下式计算,并取计算值与表 6.8给定值的大值。

C0单位水泥用量。

5 计算集料用量

砂石料角量可以按密度法和体积法计算,按密度法计算时,混凝土单位质量可取 2 400～2 450 kg/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%。

例如,采用体积法计算集料用量计算式如下(1)细集料用量 S(kg/m3)

式中:ρω为水的密度可取 1,g/cm3;ρs为细集料的饱和面干密度,g/cm3;ρc为水泥的密度(可取 2.9～3.1),g/cm3;ρg为粗集料的饱和面干密度,g/cm3。

(2)粗集料用量 G(kg/m3)

6 配合比的调整

通过以上的计算得到的配合比是根据以前经验和资料参数确定的材料初步用量,它同材料实际情况有一定的差异。为此,上述计算配合比需要通过试验加以验证,通过试验检验其强度和和易性是否满足要求,若不满足应对配合比加以调整,直至检验通过既可确定实验室配合比。在施工现场,还需要视集料的实际含水量、气候、运距等情况,对实验室配合比做适当的调整,由此得到施工配合比。