云罗高速碾压混凝土基层配合比设计方法

李红杰

(广东省长大公路工程有限公司)

0 前言

云罗高速全线采用24 cm碾压混凝土上基层代替以往水泥稳定级配碎石上基层，以期为广东地区重载交通作用下的沥青路面耐久性问题积累经验。但是，通过查阅文献发现路用碾压混凝土基层配合比在国内并无系统、完备的设计方法。在参考以往资料的基础上，结合云罗高速碾压混凝土应用实际，从因素选择与水平确定、试验设计、因素影响分析、最优组合确定、最佳配合比确定以及验证等方面系统的介绍了路用碾压混凝土基层配合比的设计与优化方法，以资同行参考借鉴。

1 原材料

1.1 水泥与拌和用水

水泥为广东云浮生产的金鹰牌PC32.5级复合缓凝硅酸盐水泥，其相关技术指标符合规范要求。拌和用水为饮用水。

1.2 集料

采用云浮市茅坪石场加工的花岗岩集料，粒径为0～5 mm、5～10 mm、10～20 mm，天然砂产于广东省云浮市和都砂场，原材料均各项技术指标均符合规范要求。

2 试验方法

2.1 级配选择

根据各档集料的筛分结果及以往施工经验，拟定了三组不同级配的混合料，10～20 mm、5～10 mm、河砂与0～5 mm占比:级配 1 为33∶22∶31∶14;级配 2 为34∶23∶28∶15;级配 3为 35∶24∶25∶16。

2.2 试验方法

采用绝对体积法，选定基层配比的3个主要参数:单位水泥用量、水灰比、级配，并根据相关文献和以往经验选定因素的3个水平，见表1。

表1 因素水平表

3 试验结果与分析

3.1 正交试验结果

按照L9(34)正交表共安排9次试验，各组试验的因素组合和试验结果见表2。

表2 试验结果

3.2 K值与极差分析

正交试验K值与极差分析见表3，其中K为试验结果之和。

表3 试验结果分析

从表3中极差分析可见，水泥用量、水灰比、级配对混凝土拌和物的稠度都有较大的影响，水泥用量影响最大，水灰比次之，影响最小的是级配，由此可见水泥浆的稠度和数量是硬性混凝土工作性的主要原因。从抗压强度上来分析，无论是7d，还是28d，水泥剂量和级配的影响最大，由此可见水泥用量和矿料的骨架结构是影响强度发展的主要原因，水泥浆提供了骨料之间的粘结力，骨料之间的相互嵌挤提供了较大的界面摩擦力。

3.3 最佳组合确定

从正交试验极差分析可知，在保证良好的施工性能，即可碾性、易密性的前提下，选择较少水泥用量，同时又能满足强度要求的配合比是适合工程应用的，初步选定水泥用量为240 kg/m3，水泥用量太低，尽管造价降低，但是强度保证系数随之降低，水泥用量太高，不经济;级配2靠近级配中值，施工过程中比较容易控制。根据改进维勃稠度试验，水灰比太小，拌和物比较干硬，流动性较差，施工难以压实，强度较低;水灰比过大，尽管流动较强，但是混凝土拌和物粘聚性差，施工过程中容易离析、流浆。综合分析，最佳配合比为水泥用量240 kg/m3、水灰比0.5、级配2。但是正交表没有包含这组试验，必须进行验证，确保配合比可行，满足施工技术要求。

3.4 最佳配合比组合验证

根据正交试验综合分析提出的最佳配合比(水泥用量240 kg/m3、水灰比0.5、级配2)成型试件，进行试验，结果见表4。

表4 最佳配合比试验验证结果

从表4可知，该组配合比能保证良好的施工性能和强度等技术指标要求。

4 总结

根据云罗路面碾压混凝土基层工程实际，将级配、单位水泥用量、水灰比作为影响强度和VC值的因素，根据经验确定各因素水平，通过正交试验分析各个因素对碾压混凝土基层强度与VC值的影响程度，结合工地实际情况的基础上确定因素间的最佳组合并通过试验验证其适用性，整个设计流程科学、合理，可为工程人员提供一定的参考。

［1］ 公路水泥混凝土路面施工技术规范(JTG F30-2003)［S］.

［2］ 公路路面基层施工技术规范(JTJ 034-2000)［S］.

［3］ 廖树忠，黄永茂，周毅.云梧高速公路碾压混凝土基层碾压工艺研究［J］.中外公路，2011，(6).

［4］ 陈艳.碾压混凝土基层在京珠高速公路扩建工程中的应用［J］.公路交通科技，2007，(3).