结合实践谈滑模摊铺水泥混凝土配合比设计

蔡佩如

【摘要】在建设高速公路路面工程时，良好的混凝土配合比设计，能有效地保证路面的质量，使路面承载力及使用寿命达到规定要求。本文笔者参与了众多道路工程的水泥混凝土配合比设计工作，现总结经验，通过广东省深汕高速公路西段大修工程的实例，对做好水泥路面滑模摊铺混凝土配合比设计工作，进行探讨分析。

【关键词】水泥混凝土；配合比；滑模摊铺；路面

前言：广东省深汕高速公路西段K216+010～K221+280，该段路基为软基，在大修过程中，为确保路面的整体稳定性，该路段采取30cm水泥混凝土罩面。为确保路面的平整度，提高行车舒适性，采用滑模摊铺技术进行水泥混凝土路面施工。

滑模摊铺技术具有摊铺速度快、路面平整度好等优点。摊铺路面质量的优劣，与混凝土拌和物性能有极大关系。和人工进行摊铺混凝土相比，滑模摊铺的最大区别在于：

（1）要控制混凝土坍落度。因为需要运输距离较远，时间较长，决定了混凝土的出机坍落度、和运至摊铺地点要进行适度控制，过大或过小都会造成损失。

（2）混凝土要保持一定的易密性，以便能在摊铺机的液化仓内进行

振实液化，保证摊铺后的混凝土路面不会出现蜂窝麻面。

（3）摊铺所需要混凝土必须具有较好的粘聚性和保水性，保证经模板滑过的已成型的混凝土不会出现塌边、流淌。

通过上面几点叙述，水泥混凝土配合比设计工作的成败，决定了水泥混凝土路面的使用质量。

广东省深汕高速公路西段水泥混凝土配合比设计实例

1、设计依据

《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2011

《普通混凝土用砂石质量及检验方法标准》JTJ52-2006

《公路水泥混凝土路面施工技术规范》JTG F30-2003

《公路工程集料试验规程》JTG E42-2005

《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005

深汕高速公路西段大修工程施工图设计

2、设计要求

2.1混凝土设计抗折强度5.0Mpa；

2.2混凝土设计坍落度30-50㎜。

3、原材料

3.1 水泥

水泥路面的受力特點为轴载，因此本项目选用广东省蕉岭塔牌水泥有限公司生产的P.O 42.5R普通硅酸盐水泥。它具有耐磨性强、收缩较小、抗折、抗压强度高等特点。试验结果如下：

项目 要求 试验结果

比表面积 不大于300 180

初凝时间 不小于45分 65

终凝时间 不大于10小时 7

安定性 雷士夹沸煮合格 合 格

抗折抗压强度 龄期 项目 国标（Mpa） 试验结果（Mpa）

3天 抗折 ≥3.5 4.1

抗压 ≥17.0 23.2

28天 抗折 ≥6.5 7.5

抗压 ≥42.5 55.3

在施工过程中需注意水泥温度过高问题。在进行路面施工时，水泥的使用量非常大，通常一天使用500-600t或以上，许多水泥一运到工地就马上投入使用，这当中有相当部分水泥尤其是散装水泥，到达工地时，温度都很高，有些达有60℃以上，如不进行处理就进行使用，容易引发水泥混凝土产生变异、面板开裂等现象。应采取对热水泥进行降温措施，让混凝土的出机温度降低，例如可通过井水，对砂、石料等进行淋浇冷却等。此外，还可以采用减水和保塑效果好的外加剂。

3.2外加剂

用于滑模摊铺工程中的外加剂，必须具有减水、保塑、低引气等性能，如在夏季及高温季节进行施工时，还要具备缓凝功效。

本项目选用江苏超力缓凝减水剂CNF-3.检测结果如下：

检测项目 内控值 检测结果 单项判断

外观 黄褐色 黄褐色 合格

密度（g/cm3） 1.2+0.03 1.195 合格

PH值 7～10 7.98 合格

Na2SO4 ≤13 8.62 合格

减水率 ≥18 21.5 合格

检验依据GB/T8077-2000《混凝土外加剂匀质性试验方法》、GB8076-2008《混凝土外加剂》

3.3 细骨料

水泥混凝土细骨料采用河砂，细度模数在2.3 - 3.0 之间，所有指标应符合施工规定。本道路工程所采用的河砂，施工初期发现砂的细度模数有一定波动，数值范围在1.9 至 3.7 之间，并含泥量较高，后对料源进行严格控制，确保细度模数控制在2.4 至 2.7 之内，同时还要进行水洗过筛，保证含泥量和泥块含量符合施工要求，级配优良，为路面摊铺质量达标打下了坚实的基础。

3.4 粗骨料

水泥混凝土粗骨料采用海丰金钱铺石场的碎石。集料分为三档：16～31.5mm、9.5～16mm、4.75～9.5mm。检测结果如下

项目 16～31.5mm 9.5～16mm 4.75～9.5mm 技术要求

压碎值 11.2% <15%

针片状 6.5% 3.1% 3.2% <15%

含泥量 0.3% 0.5% 0.6% <1%

掺配比例 70% 20% 10%

4、水泥混凝土配合比的设计分析

4.1确定抗弯拉强度：

公式得：Fc=Fr/（1-1.04Cv）+ts=5.65

其中Fr=5.0MPa，Cv=0.10，s=0.05，t=1.36

4.2计算水灰比：

由公式W/C=1.5684/（fc+1.0097-0.3595fs）

其中，fc=5.83，fs=7.9

得W/C=0.39

4.3计算灰水比：

C/W=1/0.39=2.56

根据经验公式计算没加外加剂单位用水量：Wo=104.97+0.309SL+11.27c/w+0.61Sp

根据细度模数查表取砂率Sp=37%，设计坍落度SL =30mm～50mm，取50mm，实际计算得Wo=172㎏；

4.4计算沒加外加剂水泥用量

Co=（C/W）*Wo=2.56*172=441（Kg）

4.5计算没加外加剂砂石用量

假定密度为：2400Kg/m3，

经计算：中砂为661Kg/m3， 碎石为1126Kg/m3。

4.6提出没加外加剂的混凝土初步配合比

水泥：水：中砂：碎石 441：172：661：1126

按上述配合比试拌，测定坍落度满足不了设计要求，保持水灰比不变，调整水泥浆用量，把水泥浆用量提高6%，重新计算配合比试拌后测定坍落度45mm，粘聚性及保水性良好，工作性满足设计要求。

4.7满足工作性的没加外加剂的配合比为：

水泥：水：中砂：碎石= 467：182：648：1103

结论：水泥用量过多。

4.8实测超力CNF-3型缓凝高效引气减水剂，减水率为B=20%。

Wow=Wo（1-B/100）=182×（1-20/100）=146

4.9计算单位水泥用量：

Co=（C/W） Wo=2.56×146=374Kg

4.10提出基准配合比

4.10.1经试配24L水泥混凝土拌和物，实测坍落度为 40 mm。

4.10.2基准配合比定为：

水泥： 碎石：砂：水：减水剂=374：1184：696：146：4.488

即：基准配合比=1：3.17：1.86 ：0.39： 0.012

4.10.3拟定以水灰比增减0.02，砂率增减1%的三个配比检验，下面为三组不同水灰比和砂率的计算值：

坍落

度

（mm） 水灰比 水泥 中砂 16～31

mm碎石 9.5～16

mm碎石 4.75～9.5

mm碎石 用水量 外加剂 砂率 容重（kg/ m3） 抗折强度Mpa

7天 28天

45 0.39 374 696 829 237 118 146 4.488 37% 2460 4.3 6.0

40 0.41 356 721 824 235 118 146 4.272 38% 2463 3.8 5.0

40 0.37 395 669 833 238 119 146 4.74 36% 2453 4.5 6.3

4.11确定理论配合比

根据以上三种配合比试块强度的试验结果，和以往路面混凝土施工经验，综合考虑水泥混凝土的配置强度、和易性、经济性、运距等，最终选定水灰比为0.39，各种材料比例如下：

水灰比 水泥 中砂 碎石 水 减水剂

0.39 374 696 1184 146 4.488

即：每立方米混凝土水泥用量为374kg

5、施工过程中需注意问题分析

施工初期，发现混凝土的和易性与试验时差距较大，混凝土出现严重泌水，致使摊铺后的路面质量不佳。经深入了解，发现原因在于混凝土拌和、砂、石等原材料出现波动所致。后来改进了混凝土的拌和质量，严控碎石级配规格和细集料的细度，适当调整混凝土中的含气量，通过上述整改措施后，成型后的混凝土路面质量完全符合施工要求。 在施工中还要注意砂石中含泥特别是泥块的问题。泥土因具有很强的吸水性，在混凝土中要吸收大量水分，造成混凝土的水灰比增大，给路面的强度和耐久性带来不利影响，而且泥土颗粒吸水膨胀，失水收缩，含量过大时也会引起成型的面板开裂。当在施工中发现这一问题后，对进厂的砂要求必须水洗过10mm的筛，以降低砂的含泥特别是泥块量。

6、结束语

广东省深汕高速公路西段大修工程由于制定正确的混凝土配合比，施工中对原材料质量进行控制，摊铺成型后的路面，质量优良。相信随着经验的不断丰富，水泥混凝土路面的滑模摊铺工技术，将不断发挥它的优势，应用于道路工程建设中。

参考文献

[1] 曹志伟，滑模摊铺钢纤维水泥混凝土配合比设计及施工技术，重庆交通大学，2010

[2] 李广禄等，高速公路水泥混凝土面层配合比设计及控制，广东建材，2010