公路工程项目建设中的半干硬性水泥混凝土配合比设计

刘帅

河南省范县农村公路管理所 河南濮阳 457500

1 混凝土路面裂缝的成因分析

混凝土路面通车一段时间后，逐步出现病害，跟踪调查几条路面最终得知，路面的早期病害主要由路面的裂缝造成。路面的裂缝主要由混凝土的收缩及混凝土面板的主体结构荷载破坏而引起，然而引起混凝土路面裂缝的最主要原因就是施工时混凝土水灰比大，混凝土的坍落度大。混凝土有多种形式的收缩，在不同时期往往相伴发生或单独发生。混凝土收缩的主要类型有以下几种：（1）塑性收缩。塑性收缩伴随着混凝土的整个从加水，到初凝，到终凝整个过程，它主要发生在混凝土的施工阶段。一般发生在混凝土的初凝到终凝整个过程。引起塑性收缩裂缝主要由两方面造成，一方面是施工时混凝土坍落度过大，从而引起失水收缩；二是由于混凝土坍落度大，过分振捣引起的泌水和混凝土内部不同骨料颗粒的不均匀沉降引起的应力收缩。因为这些都发生在混凝土凝结塑性阶段，故称塑性收缩。（2）环境收缩。已终凝的混凝土置于干燥的环境中在强度增长过程中由于水分逐步散失而引起干燥收缩。影响干燥收缩的因素很多，如环境温度、水泥用量、水泥的细度、浆集比、水灰比、混凝土振捣密实状况、养护质量和养护时间等。其中影响最大因素为混凝土的养生质量和密实状况。干缩变形对混凝土路面的危害很大，施工中必须加以控制。（3）温度收缩。产生温度收缩的原因是混凝土凝结及强度增长过程中水泥水化热、环境温度、太阳辐射作用使混凝土在高温下凝结、且表面与内部温度差别较大产生收缩所致。（4）碳化收缩。混凝土碳化过程会增加其表面收缩，引起混凝土表面产生拉应力而出现微细裂缝，从而降低其抗弯拉强度。碳化收缩会在混凝土表面产生蜂房状微裂纹。

2 原材料

（1）粗集料。沥青混合料层中，粗集料涉及材料较多，包括矿渣、碎石、钢渣、破碎砾石等，但是通常情况下，一级公路及高速公路不采用矿渣及筛选砾石。根据现阶段公路发展现况，沥青路面粗集料以石灰岩为主。碎石质量及其粒径均需要符合《公路沥青路面施工技术规范》。（2）细集料。目前，沥青路面较为常用的细集料有石屑、机制砂和天然砂等。对于沥青路面表面层来讲，通常采用的细集料是机制砂。机制砂表面不规则，在粘附沥青方面具有显著效果。细集料应选择无杂质、无风化、干净、干燥的材料，而且颗粒级配适当。（3）纤维稳定剂。目前，沥青混合材料中木质素纤维是较为常用的纤维稳定剂。处于250℃环境中的纤维不发脆和变质，则表示纤维符合有关管标准，其不会对人类身体健康造成危害。一般情况下，纤维保存环境是有棚盖的地方或者室内，使用及运输期间，防止结团或者受潮。（4）填料。沥青混合料中较为常用的矿粉，选择岩浆岩中或者石灰岩中的强基性岩石等憎水性石料，该类石料经过仔细研磨获得矿粉，除掉原石料中泥土杂质，确保矿粉洁净、干燥，可以从矿粉仓中自由流出。沥青混合材料中，矿粉的质量应与JTGF40-2004中的标准相同。施工期间，反复测试，确保其质量，经过检查合格的矿粉应用于生产当中。（5）沥青。以沥青等级将道路石油沥青分为四级，即A、B、C、D级。以CJJ1-2008规定为依据，道路面层采用A级沥青，就次干道及其下道路应用B级沥青。改性沥青应用期间，由于改性剂与基质沥青配伍性较好，因此使用过程中，应严格落实有关规范，确保其质量。

3 设计沥青混合料配合比

（1）合理设计目标配合比。以设计文件结构层的要求为依据，对相应的符合标准材料进行选择，首先计算矿料级配比，对其最理想状态的配合比进行寻找。通常情况下，采用与级配范围中数值相近的试配结果。《规范》中建议，以工作经验为依据，对最理想沥青含量范围进行规定，利用0.5%间隔的油石比对5-6组试件进行而配置，然后计算试件密度、流值、马歇尔稳定度、沥青最理想用量、孔隙率等，之后根据最理想沥青用量制作有关器件，并进行高温稳定性及水稳定性试验。以验证结果为依据，若验证结果与有关规定不符，则需要对材料进行重新选择、合理调整级配或者通过其他方法进行二次试验，一直到与有关要求相符，对相对理想的配合比进行明确。（2）验证生产配合比。利用实际施工预期结果验证生产配合比，判断依据包括碾压后表面状况、离析状况、拌合均匀度及混合料的颜色等，与此同时，选取摊铺后混合料中的样品开展马歇尔试验。通过钻心取样等试验检验碾压段，实时监控生产过程，对每种设备参数材料是否投放准确进行检查[3]。就该阶段涉及到数据进行整理归纳并对比分析，若有关指标与设计文件及规范中的要求不符，则需要合理调整生产配合比，直到与设计要求相符，然后以此依据撰写总结报道，向业主及监理汇报，在其批准后开展操作。（3）设计生产配合比。明确目标配合比后，通过实际施工期间应用混合料拌合设备二次筛分设计生产配合比。试验过程中，根据目标配合比设计的比例设计矿料，从冷料仓选取材料，试验各项指标，确保其合成级配与标准范围中的数值相符或者接近，根据该配比开展拌合，利用热拌合料方法开展马歇尔试验，本次试验中的油石比是通过目标配合比获取的油石比±0.3%进行明确。利用相同的目标配合比试验方法对最理想用油量进行明确，该结果是生产配合比。

4 结语

现阶段，我国公路路面采用的主要材料是沥青混凝土。因为沥青路面使用性能优良，且驾驶舒适性好，可快速施工，方便维修。与此同时，沥青混凝土具有较高强度、使用时间久、噪音小、防水性强，而且具有较好的平整度，所以，在城市道路及公路建设方面被广泛应用。现阶段，大部分沥青路面采用改性的沥青混凝土路面或者沥青混凝土路面。综上所述，以上内容就是对公路工程项目建设中的半干硬性水泥混凝土配合比设计的论述。