马炽藩

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广东省高速公路水泥混凝土路面施工指南(六)

2008/8/19 13:53:00阅读:3679评论:1

混凝土配合比

6.1  普通混凝土配合比设计

6.1.1  普通混凝土配合比设计适用于滑模摊铺机施工方式。当混凝土的抗压强度满足桥面铺装设计强度时,不需调整配合比,可直接使用。否则,应事先设计好桥面所需要的配合比,施工至桥面铺装层时,及时变换。实际应用中,大多数路面与桥面连续机械铺筑的工程,都不需要变换配合比,这是因为施工水灰比,并不是由弯拉强度控制的,而是由耐久性决定的,一般均能满足要求。
6.1.2  普通混凝土路面的配合比设计在兼顾经济性的同时应满足下列三项技术要求:
(1)弯拉强度
高速公路面板混凝土的28d设计弯拉强度标准值fr应符合《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG D40)的规定。28d弯拉强度的均值应按式(6.1.2)计算配制。
                  (6.1.2)
式中  fc —— 配制28d弯拉强度的均值(MPa);
fr —— 设计弯拉强度标准值(MPa);
s —— 弯拉强度5MPa试验样本的标准差为0.25~0.50MPa;
t ——保证率系数应按表6.1.2-1确定。
cv ——弯拉强度变异系数,高速公路允许变化范围是0.05~0.1。在无统计数据时,弯拉强度变异系数应按设计取值。如果施工配制弯拉强度超出设计给定的弯拉强度变异系数上限,则必须改进机械装备和提高施工控制水平。
6.1.2-1  保证率系数t
公路等级
判别概率p
样本数n(组)
6
9
15
20
高速
0.05
0.79
0.61
0.45
0.39
(2)工作性。滑模摊铺机前拌合物最佳工作性及允许范围应符合表6.1.2-2的规定。
6.1.2-2  混凝土路面滑模摊铺最佳工作性及允许波动范围
指标
坍落度SL(mm)
振动粘度系数η(Ns/m2
卵石混凝土
碎石混凝土
最佳工作性
20~40
25~50
200~500
允许波动范围
5~55
10~65
100~600
路面混凝土工作性必须满足振捣棒(组)对路面板的振捣密实要求;还应满足路表面施工高平整度、抗滑构造和规则外观的要求。为了提高路面的匀质性,就需要保证表面的平整度一致和表面砂浆的厚度均一。
新拌混凝土排气密实的振动粘度系数要适宜,并应与摊铺速度和振捣频率形成最佳匹配,表6.1.2-2中振动粘度系数最佳工作性对应的施工速度为1~2m/min;振捣频率6000~10000rpm;另摊铺机施工后,能保证表面砂浆厚度在4mm左右,路面中不形成砂浆厚层,边缘稳定,不溜角塌边。
(3)耐久性。含气量和耐久性密切相关,路面混凝土含气量宜符合表6.1.2-3的规定。
6.1.2-3  路面混凝土含气量及允许偏差(%
最大公称粒径(mm)
含气量及允许偏差(%)
19.0
4.0±1.0
26.5
3.5±1.0
31.5
3.5±1.0
最大水灰(胶)比和最小单位水泥用量应符合表6.1.2-4的规定。最大单位水泥用量不宜大于400kg/m3;掺粉煤灰时,最大单位胶材总量不宜大于420kg/m3。将满足耐久性要求的水灰比定得很低,水泥用量定得很高,主要是基于以下原因:
6.1.2-4  高速公路满足耐久性要求的水灰(胶)比和单位水泥用量
最大水灰(胶)比
0.44
最小单位
水泥用量(kg)
42.5级
300
32.5级
310
掺粉煤灰时最小
单位水泥用量(kg)
42.5级
260
32.5级
280
①抗滑性:普通混凝土的抗滑性不依赖于粗集料,而依靠表面足够低水灰比的水泥浆、砂的硬度及其磨光值。若水泥用量少,表面砂浆偏少,很快就会露骨,而路面和桥面混凝土粗集料没有磨光值要求,很不安全,需要罩面改善抗滑性。普通混凝土对粗集料不可能像沥青路面抗滑表层(50mm)一样,对大用量的粗集料均具有高砂浆磨光值(PMV)要求。
②抗磨性:普通混凝土的抗磨性是抗滑性能保持的前提,就抗磨性本身而言,一是需要表面高硬度及高强度;二是需要表面有一层厚度适宜的全封闭砂浆包裹层;三是需要表面不脱层、脱皮,不成坑。这些均要求较大水泥用量及低水灰比,来提高强度,保障表面适当的包裹层厚度、表面硬度及良好的表面平整度。
③抗冲击性:抗冲击韧性也要求较大水泥用量及低水灰比。否则,集料不能被水泥浆充分裹覆,孔隙及尖锐的裂缝尖端多,抗冲击韧性会很差。
④耐疲劳性:除了水泥成分中体积不安定的游离氧化钙及碎石尖角具有较大的影响外,水泥用量低、水灰比较大时,集料未被水泥浆充分包裹,界面孔隙及内部尖锐的裂缝引发尖端多,耐疲劳循环周次会大幅度下降。
⑤满足抗海水、海风、酸雨、硫酸盐等腐蚀介质的渗透破坏,需要表面具有足够高的防水渗透性,这也通过低水灰比和较大胶材总量来控制。
由此看来,路面混凝土仅仅满足弯拉强度的要求,对其20~30年耐久性和使用寿命至关重要。
在海风、酸雨或硫酸盐等腐蚀环境影响范围内的混凝土路面和桥面,在使用硅酸盐水泥时,要求水泥具有高化学稳定性,应掺加粉煤灰、磨细矿渣或硅灰掺合料,不宜单独使用硅酸盐水泥,可使用矿渣水泥或普通水泥。
6.1.3  外加剂的使用应符合下列要求:
(1)高温施工时,混凝土拌合物的初凝时间不得小于3h,否则应采取缓凝或保塑措施;低温施工时,终凝时间不得大于10h,否则应采取必要的促凝或早强措施。
(2)外加剂的掺量应由混凝土试配试验确定。引气剂的适宜掺量可由搅拌机口的拌合物含气量进行控制。
(3)引气剂与减水剂或高效减水剂等其他外加剂复配在同一水溶液中时,应保证其共溶性,防止外加剂溶液发生絮凝现象。如产生絮凝现象,应分别稀释、分别加入。
6.1.4  配合比参数的计算应符合下列要求
(1)水灰(胶)比的计算和确定。根据粗集料的类型,水灰比可分别按下列统计公式计算:
碎石或碎卵石混凝土:
             (6.1.4-1)
卵石混凝土:
             (6.1.4-2)
式中  W/C ——水灰
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