中交一公局厦门工程有限公司 361021
摘要：水泥混凝土路面在投入使用后，需不断承受车辆荷载冲击摩擦与反复弯曲等作用，还会受到温度与湿度的影响，所以，混凝土路面设计需要实现较强的抗弯拉强度、较好的耐磨性和尽可能小的胀缩性。本文选取混凝土配合比要素，来对其重要性与配比方法进行探究。
关键词：水泥混凝土；配合比；重要性；设计方法
前言：
作为我国高等级路面的重要结构，水泥混凝土路面得到了较为广泛的应用。其具有强度大、刚度大、养护费用较低等优点。尤其是对于南方高温、多雨的地区，因为这些地区降水较多，优质集料较为缺乏，沥青路面对集料的要求相对高，所以在施工时，多选择水泥混凝土路面。然而，由于水泥混凝土路面在使用过程中，容易出现开裂等不良现象，从而对其使用有所限制。目前，存在一些大型工程，在施工完成几天后，甚至不到一天时间，便有裂纹出现，给整体施工造成严重影响。对待水泥混凝土路面出现的这些问题，优化的水泥混凝土配合比设计起着关键作用。
一、混凝土配合比对路面质量的重要性
除了需要在强度上满足要求之外，水泥混凝土还需对早期裂缝问题做到充分考虑。一般来说，裂缝出现的形式有塑性与膨胀裂缝两种。不论是何种裂缝的出现，都会对路面造成极大影响，不仅会影响路面的强度与耐久性，还会使得板体遭受破坏。对于塑性收缩裂缝来说，其与温度、湿度等因素都有着直接联系。对于刚完成铺筑的混凝土路面，当单位用水量超标时，便会使得集料与水发生分离，这时集料下沉，水上浮，从而使表面出现泌水，若是不运用真空吸水、复振工艺等措施，便会导致路面出现裂缝。因此，泌水适当配合的选择就显得十分重要。对于塑性收缩裂缝来说，其主要是泌水量不足而导致的，造成这种情况，也可能是急剧干燥造成的。所以，对于水泥混凝土来说，不是泌水越小越好。泌水量的适当增加，能够使路面有充分的供水泥水化用的水，因此对混凝土的初期养护显得极为重要。对于混凝土表面来说，需有遮盖物来避免水分过度蒸发。膨胀裂缝的出现，主要是因为水泥在水化时，会释放热量，这些热量使混凝土内部温度上升，造成板面温度散发较快，从而形成较大的温差，当温度应力高出混凝土抗拉应力时，便有裂缝出现。对于这种裂缝，也需要通过混凝土配合比的设计来进行控制。
二、影响混凝土配合比设计的三个参数
混凝土是由水泥、砂、石、水四种基本材料组成，在材料品质不变的情况下、若改变其比例关系，就会影响混凝土的强度。
（一）水灰比
水灰比是水与水泥的质量比。水灰比的大小直接影响混凝土的强度及耐久性，在水泥标号相同的情况下，混凝土的强度随水灰比的增大而降低。因水泥水化用水量约占水泥用量10%-15%，为了使混凝土具有一定的工作性，必须加大用水量，所以当混凝土硬化后，多余的水由于蒸发将留下微细孔隙影响混凝土密实度，使其强度降低。因此确定水灰比的原则是，在满足强度与耐久性要求的前提下，尽可能用较大的水灰比，以节约水泥，并满足工作性要求。但水灰比过大，将影响混凝土拌和物的粘聚性及保水性。
（二）砂率
砂率是指混凝土中所含砂的重量与砂石质量的百分比。砂率的大小，一般会使得集料空隙率与总表面状态发生改变，也会使混凝土拌合物在使用时，其性能发生改变。砂率是混凝土设计时，必须要考虑到的参数。如果砂率过大，那么集料空隙率与总表面积也会随之变大，这时所要填充与胶结的水泥浆便更多，骨料表面包裹的浆量减薄，润滑作用下降，使混凝土流动性降低。然而，当砂率过小时，虽然集料表面积会变小，但是砂浆量却难以达到标准，因此很难在粗集料周围建立起需要的砂浆层来进行润滑，由此降低了混凝土拌和物的流动性。但最大的影响在于，会削弱混凝土拌和物的粘聚性和保水性，造成粗涩、水泥浆流失等问题，增加了施工作业的难度。因此，合理砂率的选择尤为重要。
（三）用水量
混凝土用水量会影响水泥浆与骨料之间的关系。在保证混凝土质量和施工要求的前提下，在拌和混合料时，应用最低用水量。在水灰比一定时，降低用水量的同时，也降低了水泥用量，这样就达到了节约水泥的目的；同时由于用水量减少，增加了混凝土的密实性，提高了耐久性。但不能过少，因用水量不足将影响混合料的工作性，给施工造成困难。因此，确定用水量的原则应以混凝土拌和物达到要求流动性为准。目前，多采用添加减水剂的方法来控制用水量，既可以减少混凝土用水量，又能保证混凝土流动性，从而起到提高混凝土强度的作用。
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三、水泥混凝土路面配合比设计的方法
公路面层水泥混凝土的配合比设计应满足其弯拉强度、工作性、耐久性要求，兼顾经济性。各级公路面层水泥混凝土配合比设计宜采用正交试验法；二级及二级以下公路可采用经验公式法。混凝土配合比设计应包括目标配合比设计和施工配合比设计两个阶段。目标配合比设计应确定混凝土的水泥用量、集料用量、水灰（胶）比、外加剂掺量，纤维混凝土还应确定纤维掺量。
（一）目标配合比的确定
面层水泥混凝土配制28d弯拉强度均值宜按式fc=fr/(1-1.04Cv)+ts计算确定，式中，fc为面层水泥混凝土配制28d弯拉强度均值（MPa）；fr为设计弯拉强度标准值（MPa）；t为保证率系数；s为弯拉强度试验样本的标准差（MPa）；CV为弯拉强度变异系数。
高速公路的面层水泥混凝土配合比设计使用正交试验法时，应符合下列规定：
1、试验可变因素应根据混凝土的性能要求和材料变化情况根据经验确定。水泥混凝土可选水泥用量、用水量、砂率和粗集料填充体积率3个因素；掺粉煤灰的混凝土可选用水量、基准胶材总量、粉煤灰掺量、粗集料填充体积率4个因素。每个因素至少应选定3个水平，并宜选用L9（34）正交表安排试验方案。
2、对正交试验结果进行直观及回归分析，回归分析的考察指标应包括坍落度、弯拉强度、磨损量。有抗冰冻、抗盐冻要求的地区，还应包括抗冻等级、抗盐冻性。
3、满足第2款要求的正交配合比，可确定为目标配合比。
（二）混凝土配合比检验与施工控制
1.工作性检验与调整
应检验混凝土拌合物工作性是否满足相应摊铺工艺的要求。检验项目应包括含气量、坍落度及经时损失、振动黏度系数、碾压混凝土改进VC值。
2.混凝土强度的复核
采用密度法计算的配合比，应实测拌合物视密度，并应按视密度调整配合比，调整时，水灰比不得增大，单位水泥用量、各种纤维掺量不得减小。调整后的拌合物视密度允许偏差应达到调整前的±2.0%以内。
各种混凝土应实测7d和28d配制弯拉强度和/或抗压强度均值。掺粉煤灰水泥混凝土还应实测56d配制弯拉强度均值。实测弯拉强度后，宜利用其试件完好部分实测抗压强度与劈裂强度。强度实测结果应符合其质量标准。
3.施工配合比
试验室配合比是在干燥状态下进行的，而在施工现场砂、石是含有一定水分的，所以在施工配合比时，就要将这部分含水量扣掉，如果现场砂的含水率为a%，石的含水率为b%，则施工配合比为:
砂S=S0(1+a%)（kg）；
石G=G0(1+b%)（kg）；
水W=W0－(S0×a%)－(G0×b%)（kg）；
施工配合比为:C:S:G:W=1:S/C::G/C:W/C。
4.其他调整
可根据施工季节、气温和运距等的变化，微调高效减水剂、引气剂、缓凝剂或早强剂的掺量，保持摊铺现场的坍落度始终适宜于铺筑，减小摊铺前混凝土拌合物的工作性波动。
总结：
随着我国公路建设事业的发展，水泥混凝土路面修筑里程的增加和对质量要求的提高，对混凝土路面的认识也在加深，对于路面混凝土配合比的设计我们将会不断积累新的经验，把这些经验认识应用于公路工程实践中，不断提高路面质量。
参考文献：
[1]交通运输部公路科学研究院主编.公路水泥混凝土路面施工技术细则，人民交通出版社，2014
[2]李华福. 滑模摊铺混凝土路面配合比设计优化http://www.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?filename=GLJJ201603041&dbcode=CJFQ&dbname=CJFDTEMP&v=[J]. 公路交通科技(应用技术版). 2016(03)
[3]陈亮亮,黄冬冬,郑少鹏. 水泥混凝土路面引气混凝土综合控制措施http://www.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?filename=GLJJ201603048&dbcode=CJFQ&dbname=CJFDTEMP&v=[J]. 公路交通科技(应用技术版). 2016(03)
论文作者:李志芳,王俊奇
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/8/2
标签：混凝土论文; 水泥论文; 路面论文; 用水量论文; 强度论文; 水灰比论文; 裂缝论文; 《基层建设》2016年9期论文;