公路工程中混凝土配合比的试验方式解析

周晓斌

摘要 混凝土属于公路工程的主要建设材料之一，配制是否合理能够对工程建设质量产生决定性影响，为进一步提高公路工程建设成效，文章以某公路工程为例，先简要介绍了混凝土配合比及其组成材料，基于此分别从配合比基本设计条件、配合比设计步骤、强度检测试验，以及现场配合比调整等多个方面针对混凝土配合比的试验方式作出了深入探讨，从而提高混凝土配制质量。

关键词 公路工程；混凝土配合比；质量安全；试验

中图分类号 U415.1 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）08-0143-03

0 引言

公路工程在方便人们出行的同时，也促进了区域经济和社会的快速发展，在开展公路工程建设活动时，要对工程建设质量给予高度重视，而混凝土配合比是否科学是影响工程建设质量的一个主要因素。因此，有必要对公路工程混凝土配合比试验方式作出深入研究，从而提高配合比设计水平，确保混凝土配制符合工程建设标准和要求，持续提高工程建设成效。

1 混凝土组成材料及配合比概述

1.1 组成材料

现阶段，公路工程所用混凝土的组成材料一般包括粗细骨料（见图1）以及水泥、掺合料、水和各类外加剂等多种材料。在实际开展混凝土配合比工作时，相关设计人员要对一系列原材料的性质特点作出充分了解和掌握，再结合公路工程建设强度要求，科学合理地计算配合比，在此基础上通过落实好试配工作，获取最适宜的配合比，从而达到提高工程建设质量的目的。

图1 粗细骨料

1.2 配合比

公路工程的混凝土配合比主要指的是公路工程建设所用混凝土中一系列组成材料之间的比例关系，合理地选定混凝土配合比属于公路工程施工建设阶段极为重要的一项工作，能够对公路工程施工作业的顺利开展、施工质量以及工程建设成本等产生直接影响。此外，通过落实混凝土的配合比试验工作，可以大幅度提升公路工程的使用性能，防止公路工程在投入使用后出现较多或较严重的病害问题，在保证行车安全的同时，有助于降低返工率，节省维修保养成本。而在开展混凝土配合比的设计工作时，需要遵循以下几个基本原则：①拌和物本身的和易性符合施工要求；②强度方面符合工程建设要求；③混凝土具备良好的耐久性；④在满足上述要求的前提下减少成本，提升工程建设效益[1]。

2 案例介绍

案例工程为国内某市某公路工程建设项目，整体全长约为8.3 km，属于一级公路，采用双向4车道设计模式，车速为60 km/h。该工程施工建设内容相对较多，其中桥梁工程3座，整体长度达到了1 127.5 m；涵洞及通道工程约为20座，同时还涉及1座隧道工程，长度约为845.5 m。该工程采用普通水泥混凝土开展建设活动，主要涉及C50、C40、C35、C30、C25、C20等多种类型的水泥混凝土。为保证工程建设质量，施工单位对混凝土配合比设计提出了严格要求，采取多种方式开展了试验分析工作，取得了良好的控制成效，因此以该工程为例针对混凝土配合比试验方式作出深入分析和探讨。

3 公路工程中混凝土配合比的试验方式探究

由于案例工程所用水泥混凝土类型众多，所以主要以C25水泥混凝土为例，针对公路工程混凝土配合比试验方式作出分析和探讨。具体如下：

3.1 基本设计条件

案例工程混凝土配合比基本设计条件主要如表1所示。

3.2 配合比设计步骤

案例工程混凝土配合比设计步骤主要包括以下环节：

（1）配合比计算。在开展配合比计算活动时，需要结合国家现行有关标准和要求开展配合比计算工作：

①试配强度计算（fcu，0）：计算公式为fcu，0=fcu，k+1.645σ，其中σ主要取6.0 MPa，最终算得fcu，0=25+1.645×6=34.87 MPa。

②水胶比计算：W/B=aa·fb/fcu，0+aa·ab·fb，其中采用碎石主要为aa=0.53、ab=0.20，fb=42.5×1.1=46.75，最终可算得水胶比为0.62。

（2）结合施工条件还有碎石最大粒径等，决定单位用水量设定为235 kg，对于外加剂减水率设定为20%[2]。针对调整用水量，经过计算最终设定为mwo=235×（1?20%）=188 kg。

（3）对于水泥用量采用公式mco=mwo/W/B=188/0.62≈303 kg>280 kg，算得mco=303 kg，符合国家有关规范当中明确提出的最小凝胶材料实际用量方面的要求。对于外加剂实际掺量设定为1%，最终用量为303×0.01=3.03。

（4）结合设计坍落度将砂率设定为βS=42%，同时将水用量设定为188 kg。

（5）依照质量法开展每立方米当中的混凝土粗细集料各自用量，对于水泥混凝土密度主要假设为2 400 kg/m3，最终可算得碎石用量为1 105 kg/m3，砂子用量为801 kg/m3。

通过上述计算能够获取到实验室初步配合比，即水泥∶砂∶碎石∶水∶外加剂=303 kg/m3∶801 kg/m3∶1 105 kg/m3∶188 kg/m3∶3.03 kg/m3，设定为A组。

3.3 做好容重及含气量调整工作

在有效完成配合比设计工作后，需要将其设定为基准配合比，再依照这一配合比合理配置各类材料并开展拌和工作，最终对混凝土合理开展容重测算，再依据测算结果做好配比调整工作，其间如果水灰比出现了提升问题，应严禁减少水泥实际用量。在此基础上实施复测，直至将容重最大允许偏差保持在±2.0%[3]。在开展配比确定工作时如果选用的是体积法和密度法，相关工作人员还需要对拌和完成的混凝土做好含气量方面的测算活动，以此确保含气量必须满足以下要求，否则需要合理地开展引气剂实际用量调整工作，直至其最终测值满足相关要求。

（1）如果工程对混凝土没有提出抗冻性要求，并且实际选用集料粒径接近19 mm，需要将含气量保持于4.5%左右；若是粒径已经接近26.5 mm，则需要保持在2.5%～4.5%左右；若实际粒径接近31.5 mm，则需要保持在3%左右。

（2）如果工程建设活动提出了具体的抗冻要求，并且实际选用集料粒径接近19 mm，需要将含气量保持于4%～7%左右；若是粒径已经接近26.5 mm，则需要保持在3.5%～7%左右；若实际粒径接近31.5 mm，则需要保持在3.5%～6.5%左右。

（3）如果工程项目对抗盐冻性能有一定要求，在上述同等粒径下，含气量需要分别保持于5.5%～6.5%、5.0%～6%以及4.5%～5.5%左右。

3.4 开展强度检测，明确最终配合比

案例工程在实际开展配合比设计试验活动时，强调在有效完成配合比设计工作后，必须落实好依照设计配合比制作的混凝土自身强度方面的检测工作，以此进一步开展配合比筛选工作，从而最终选定出足够合理适宜，能够切实满足工程建设的相关标准和要求的配合比[4]，以此进一步提高工程整体建设成效，保证道路工程能够发挥出应有的价值和作用。该环节案例工程的具体操作方法主要如下：在将初步配合比设定为基准配合比后，需要增加以及减少3%水胶比，并且保持容重以及用水量不变，以此获取到另外两组配合比，即B组以及C组（如表2所示），并分别制作2组试件，开展标准养护，最终开展强度检测试验。最终检测结果主要如表3所示。结合试验结果来看，案例工程最终决定将A组作为使用配合比。在实际确定配合比时，实验室应该将最终的检测结果及有关资料作为主要依据，通知监理等有关单位完成验证，在通过确认之后，即可依照该配比开展后续施工作业。

3.5 组织实施试拌活动

工程实践中试验室配合比主要通过组织实施试拌活动来进行有效确认，案例工程主要利用搅拌楼完成该活动。在正式试拌前需要将砂石料的相关参数充当核心依据，合理地对砂率还有用水量等一系列材料参数实施调整[5]。需要注意的是，水灰比需要始终保持不变，对于钢纤维材料或者是水泥实际用量等也严禁作出变动。在通过反复确认切实满足强度还有耐久性等一系列要求后，施工人员便可组织实施配合比试拌活动，通常情况下该配合比在实际确认前现场需要有相关监理人员进行审核，并在确认符合标准及有关要求后及时完成签字活动。

在有效明确室内配合比后，还需要在组织实施路面施工活动前，利用一些规模较大的搅拌楼再次完成相关试拌作业，通过检验确认达标后，则可确定该配合比能够用于工程的施工作业。这种做法的主要原因是室内通常仅能对一些规模相对较小的搅拌机进行运用，与室外规模相对较大的搅拌楼相比，由于容积方面有着非常大的差距，因此容易对水量造成不利影响，并且具体的搅拌操作模式也存在比较大的差异。为保证混凝土质量，从有关标准和要求来看，案例工程室内方面需要用到的搅拌机最终选定为单轴卧式，最终采用的室外规模相对较大的搅拌楼主要明确为双卧轴式。在实际开展拌和活动期间，室内如果未能达到理想拌和效果，可通过有效延长具体拌和时间等方式作出调控，但对于室外搅拌楼而言，由于其应保证充足产量供应，因此对于具体拌和时间应合理地通过计算机等方式作出精确计算，并且不能作出任何改动，否则可能对混凝土容重等多个方面造成不利影响。结合工程实践经验来看，各类原材料本身的洁净度等在实际开展拌和活动期间也可能发生不同程度变化，从而对混凝土各方面性能造成不利影响。所以案例工程强调在组织实施试铺活动前，应严格依照有关要求和操作流程在搅拌楼中开展试拌和检验工作。

完成试拌作业以及参数方面的调整工作后，即可组织开展浇筑施工，明确各项指标是否满足相关要求，确认达标后即可正式开展施工活动[6]。

3.6 现场配合比

开展现场施工作业时，不同原材料实际含水量及含泥量等有可能出现变化，因此需要注意严禁减少水泥剂量。尤其是水灰比必须做到不能出现任何变化。另外在实际操作期间，砂石料方面的参数无论出现任何变化，比如含水量等，相应的水泥实际用量应做到不能出现任何变化，如有必要可适当进行略微提升，但不准许出现减少问题。针对通过试拌活动进行验证并作出适当调整的相应配合比，还有必要考虑工程所在地气候、季节等一系列因素，适当地对外加剂实际用量实施恰当调控，这样能够促使最终制成的混凝土坍落度始终保持在适合开展浇筑作业的良好状态，同时还要确保波动处于最小状态，严禁开展大幅度调整工作。

在实际开展施工作业时，案例工程强调若突遇降雨，应及时停止各项操作，然后在雨停后结合具体情况适当调控加水量，如有必要还需要对砂石料具体用量实施适当调整，但对于其他各类有关参数强调严禁实施变更活动，以此保证混凝土工作性处于理想范围内，使其一直处于较为稳定可靠的状态[7]。

3.7 案例工程混凝土配合比试验检测结果

案例工程C25混凝土配合比在完成设计试验，并且确定最佳配合比之后，组织有关专业机构开展了专业化的检测工作，最终获取到以下检测结果：

（1）该C25混凝土配合比确定符合国家有关标准和要求。

（2）最终选定配合比为水泥∶砂∶碎石∶水∶外加剂=303∶801∶1 105∶188∶3.03。

（3）混凝土设计坍落度为140～180 mm，最终实测坍落度为155 mm，满足设计要求。

（4）混凝土最终实测表观密度达到了2 420 kg/m3，与假设理论计算值2 400 kg/m3之间差的绝对值没有超过2%。

4 结语

综上所述，混凝土属于公路工程中比较常用的一种施工材料，其配合比通常情况下能够对工程各结构的强度以及耐久性等产生决定性影响，进而影响公路工程的使用寿命、使用安全性以及各项功能和价值的发挥。以国内某市某公路工程为例，针对公路工程混凝土配合比的试验方式作了深入研究，经分析验证具备良好可行性，能够解决由于各种参数调控不当、考虑不周等引发的混凝土配合比设计不合理的问题，进一步提高公路工程建设成效，值得推广和借鉴。

参考文献

[1]谭小军， 乔小龙， 何升泽. 江习高速公路混凝土配合比优化设计[J]. 四川水力发电， 2021（z1）： 10-13+34.

[2]刘荣欣， 刘龙龙， 王少鹏， 等. 考虑石粉含量配合比设计的机制砂混凝土抗裂性能试验研究[J]. 交通节能与环保， 2022（2）： 99-103.

[3]李崇智， 任强伟， 孙箫然， 等. C40透水混凝土配合比设计及性能研究[J]. 材料导报， 2022（z2）： 201-205.

[4]李飞， 孟刚. 公路工程中混凝土配合比的试验分析[J]. 黑龙江交通科技， 2021（9）： 64-65.

[5]姜天公平， 张自荣， 张一蕾， 等. 道路面层再生混凝土最优配合比实验研究[J]. 长春工程学院学报（自然科学版）， 2022（1）： 35-41.

[6]王云雷. 基于改进遗传算法的公路混凝土配合比优化[J]. 现代交通技术， 2022（5）： 27-30.

[7]毛思骁. 绥满高速公路路面改扩建工程水泥混凝土配合比设计[J]. 黑龙江交通科技， 2021（4）： 37-38+40.