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混凝土配合比


6 6.1

混凝土配合比

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、轨道摊铺 机、三辊轴机组及小型机具四种施工方式。 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 1 弯拉强度 (1)各交通等级路面板的 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。 (2)应按式(6.1.2)计算配制 28d 弯拉强度的均值。 fc=fr/(1-1.04Cν)+ts (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—弯拉强度试验样本的标准差(Mpa) ; t—保证率系数,应按表 6.1.2-1 确定; Cν— 弯 拉 强 度 变 异 系 数 , 应 按 统 计 数 据 在 表 6.1.2-2 的规定范围内取值;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。 表 6.1.2-1 道路技 判别概 术等级 快速路 率p 0.05 3 1.36 6 0.79 保证率系数 t 样本数 n(组) 9 0.61 15 0.45 20 0.39 应满足下列三项技术要求:

主干道 次干道 支路

0.10 0.15 0.20

0.95 0.72 0.56

0.59 0.46 0.37

0.46 0.37 0.29

0.35 0.28 0.22

0.30 0.24 0.19

表 6.1.2-2 道路技术等 级 混凝土弯拉 强度变异水 平等级 弯拉强度变 异系数 Cν 允 许变化范围

各级道路混凝土路面弯拉强度变异系数 主干道 次干 道 中 中 支路

快速路









0.05~0. 10

0.05~ 0.10

0.10~0 0.10~0 0.10~0. 0.15~0 .15 .15 15 .20

2 工作性 (1)路面混凝土应振捣密实,不应产生蜂窝、麻面、 拉裂和倒边现象,可通过限制混凝土拌和物最大振动黏度系 数和最小坍落度予以保证。 (2)滑模摊铺机前拌合物最佳工作性及允许范围应符 合表 6.1.2-3 的规定。 表 6.1.2-3 混凝土路面滑模摊铺最佳工作性及允许范 围 指标 界限 最佳工作性 塌落度 SL(mm) 卵石混凝土 20~40 碎石混凝土 25~50 振动粘度系 数 η (N〃 2) s/m 200~500

允许波动范围

5~55

10~65

100~600

(3)轨道摊铺机、三辊轴机组、小型机具摊铺的路面 混凝土坍落度及最大单位用水量,应满足表 6.1.2-4。 表 6.1.2-4 不同路面施工方式混凝土坍落度及最大单位用 水量 摊铺方式 出机坍落 度(mm) 摊铺坍落 度(mm) 最大单位 用水量 (㎏ /m3) 轨道摊铺机摊 铺 40~60 20~40 碎石 156 卵石 153 三辊轴机组摊铺 30~50 10~30 碎石 153 卵石 148 小型机具摊 铺 10~40 0~20 碎石 150 卵石 145

注:1、表中的最大单位用水量系采用中砂、粗细集料为风 干状态的取值,采用细砂时,应使用减水率较大的(高效) 减水剂。 2、使用碎卵石时,最大单位用水量可取碎石与卵石中 值。 3 耐久性 (1)根据当地路面无抗冻性、有抗冻性或有抗盐冻性 要求及混凝土最大公称粒径,路面混凝土含气量宜符合表 6.1.2-5 的规定。 表 6.1.2-5 路面混凝土含气量及允许偏差(%)

最大公称粒 径(mm) 19.0 26.5 31.5

无抗冻性要求 有抗冻性要求 有抗盐冻要求 4.0± 1.0 3.5± 1.0 3.5± 1.0 5.0± 0.5 4.5± 0.5 4.0± 0.5 6.0± 0.5 5.5± 0.5 5.0± 0.5

(2)各交通等级路面混凝土满足耐久性要求的最大水 灰(胶)比和最小单位水泥用量应符合表 6.1.2-6 的规定。最 大单位水泥用量不宜大于 400 ㎏/m3; 掺粉煤灰时, 最大单位 胶材总量不宜大于 420 ㎏/m3。 表 6.1.2-6 混凝土满足耐久性要求的最大水灰(胶)比和最小 单位水泥用量 道路技术等级 最大水灰(胶)比 抗冰冻要求最大水灰 (胶)比 抗盐冻要求最大水灰 (胶)比 最小单位水泥 42.5 级 用量 (㎏/m3) 时最小单位水 泥用量(㎏ /m3) 掺粉煤灰时最 42.5 级 260 260 255 32.5 级 330 330 325 32.5 级 快速路、 次干路、 主 支 干路 0.44 0.42 0.40 300 310 320 路 0.46 0.44 0.42 300 310 320 其它路 0.48 0.46 0.44 290 305 315

抗冰(盐)冻 42.5 级

小单位水泥用 量(㎏/m3)

32.5 级

280

270

265

抗冰(盐)冻掺粉煤灰 最小单位水泥用量 (42.5 级水泥) (㎏/m3) 注:1、掺粉煤灰,并有抗冰(盐)冻性要求时,不得使用 32.5 级水泥。 2、水灰(胶)比计算以砂石料的自然风干状态计(砂 含水量≤1.0%;石子含水量≤0.5%) 。 3、处在除冰盐、海风、酸雨或硫盐等腐蚀性环境中、 或在大纵坡等加减速车道上的混凝土,最大水灰(胶)比可 比表中数值降低 0.01~0.02。 (3)在海风、酸雨、除冰盐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,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,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的拌合物含气量进行控制。实际路面和 桥面引气混凝土的抗冰冻、抗盐冻耐久性,宜采用钻芯法测 定,测定位置:路面为表面和表面下 50mm;桥面为表面和 表面下 30mm;测得的上下两个表面的最大平均气泡间距系 数不宜超过表 6.1.3 的规定。 280 270 265

表 6.1.3

混凝土路面和桥面最大平均气泡间距系数(um) 道路技 术等级 快速路和主 干道 275 225 325 275 次干道和支路 300 250 350 300

环境 严寒地 区 严寒地 区 3 冰冻 盐冻 冰冻 盐冻

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 (1)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: W/C=1.5684÷ C+1.0097-0.3595·S) (f f (6.1.4-1) 卵石混凝土: W/C=1.2618÷ ( (6.1.4-2) 式中: W/C—混凝土水灰比; fS —水泥实测 28d 抗折强度(Mpa) 。 fC—配制 28d 弯拉强度的均值(Mpa) 。 (2)掺用粉煤灰时,应计入超量取代法中代替水泥的 fC+1.5492-0.4709·S f )

那一部分粉煤灰用量(代替砂的超量部分不计入) ,用水胶 比 W/(C+F)代替水灰比 W/C。 (3)应在满足弯拉强度计算值和耐久性(表 6.1-5)两 者要求的水灰(胶)比中取小值。 2 砂率应根据砂的细度模数和粗集料种类,查表 6.1.4 取值。 在软做抗滑槽时,砂率在表 6.1.4 基础上可增大 1%~2%。 表 6.1.4 砂细度模数 砂率 SP (%) 碎石 卵石 砂的细度模数与最优砂率关系 2.2~2.5 2.5~2.8 2.8~3.1 3.1~3.4 3.4~3.7 30~34 28~32 32~36 30~34 34~38 32~36 36~40 34~38 38~42 36~40

注:碎卵石可在碎石和卵石混凝土之间内插取值。 3 根据粗集料种类和表 6.1.2-3、6.1.2-4 中适宜的坍落 度,分别按下列经验式计算单位用水量(砂石料以自然风干 状态计) : 碎石:W0=104.97+0.309· L+11.27· S C/W+0.61· P S (6.1.4-3) 卵石:W0=86.89+0.370· L+11.24· S C/W+1.00· P S (6.1.4-4) 式中: W0 —不掺外加剂与掺合料混凝土的单位用水量(㎏ /m3) ; SL—坍落度(mm) ; SP—砂率(%) ; C/W—灰水比,水灰比之倒数。 掺外加剂的混凝土单位用水量应按式(6.1.4-5)计算: WOW=WO· (1-β÷100)

(6.1.4-5) 式中: WOW—掺外加剂混凝土的单位用水量(㎏/m3) ; β—所用外加剂剂量的实测减水率(%) 。 单位用水量应取计算值和表 6.1.2-3 或 6.1.2-4 的规定值 两者中的小值。若实际单位用水量仅掺引气剂不满足所取数 值,则应掺用引气(高效)减水剂。 4 单位水泥用量应由式(6.1.4-6)计算,并取计算值与 表 6.1-5 规定值两者中的大值。 C0=W0〃 (C/W) (6.1.4-6) 式中:C0—单位水泥用量(㎏/m3) 。 5 砂石料用量可按密度法或体积法计算.按密度法计算 时, 混凝土单位质量可取 2400~2450 ㎏/m3; 按体积法计算时, 应计入设计含气量。采用超量取代法掺用粉煤灰时,超量部 分应代替砂,并折减用砂量.经计算得到的配合比,应应验算 单位粗集料填充体积率,且不宜小于 70%。 6.1.5 用真空脱水工艺时, 可采用比经验式 (6.1.4-3、 6.1.4-4) 计算值略大的单位用水量,但在真空脱水后, 扣除每立方米混 凝土实际吸除的水量,剩余单位用水量和剩余水灰(胶)比分 别不宜超过表 6.1.2-4 最大单位用水量和表 6.1.2-6 最大水灰 (胶)比的规定。 6.1.6 路面混凝土掺用粉煤灰时,其配合比计算应按超量取 代法进行。粉煤灰掺量应根据水泥中原有的掺合料数量和混 凝土弯拉强度、耐磨性等要求由试验确定。Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰 的超量系数可按表 6.1.6 初选。代替水泥的粉煤灰掺量:Ⅰ 型硅酸盐水泥宜≤30%;Ⅱ型硅酸盐水泥宜≤25%;道路水泥

宜≤20%;普通水泥宜≤15%;矿渣水泥不得掺粉煤灰。 表 6.1.6 粉煤灰等级 超量取代系 数A 6.2 6.2.1 6.2.2 钢纤维混凝土配合比设计 各级粉煤灰的超量取代系数 Ⅰ 1.1~1.4 Ⅱ 1.3~1.7 Ⅲ 1.5~2.0

本配合比设计适用于采用滑模摊铺机、轨道摊铺机、 钢纤维混凝土的配合比设计在兼顾经济性的同时应 1 弯拉强度 (1)钢纤维混凝土路面板 28d 设计弯拉强度标准值 frf

三辊轴机组及小型机具铺筑的钢纤维混凝土路面。 满足下列三项技术要求:

应符合设计规范的规定。 (2)钢纤维混凝土配制 28d 弯拉强度的均值应按式 (6.1.2)计算,以 fcf 和 frf 替代 fc 和 fr。 2 工作性 (1) 钢纤维混凝土的坍落度可比表 6.1.2-3 或 6.1.2-4 的 规定值小 20mm。 (2)钢纤维混凝土掺高效减水剂时的单位用水量可按 表 6.2.2-1 初选,再由拌合物实测坍落度确定。 表 6.2.2-1 拌合物条件 长径比 Lf/df=50 钢纤维混凝土单位用水量选用表 单位用水量 (㎏/m3) 215 200 种类 碎石 径 Dm(mm) 9.5、16.0 19.0、26.5 粗集料 粗集料最大公称粒

ρf=0.6% 坍落度 20mm 中砂,细度模 数 2.5 水灰比 0.42~ 0.50 卵石

9.5、16.0

208

19.0、26.5

190

注:1、钢纤维长径比每增减 10。单位用水量相应增减 10 ㎏ /m3; 2、钢纤维体积率每增减 0.5%,单位用水量相对应增减 8 ㎏/m3; 3、 坍落度为 10~50mm 变化范围内, 相对于坍落度 20mm 每增减 10mm,单位用水量相应增减 7 ㎏/m3。 4、 细度模数在 2.0~3.5 范围内, 砂的细度模数每增减 0.1, 单位用水量相应减 增 1 ㎏/m3。 3 耐久性 (1)钢纤维混凝土满足耐久性要求最大水灰(胶)比 和最小单位水泥用量应符合表 6.2.2-2 的规定。 (2)钢纤维混凝土严禁采用海水、海砂,不得掺加氯 盐及氯盐类早强剂、防冻剂等外加剂。 (3)处在海风、酸雨、硫酸盐等环境中的钢纤维混凝 土路面宜掺用表 4.0.2 中的Ⅰ、Ⅱ级粉煤灰,桥面宜掺用硅 灰与 S95 和 S105 级磨细矿渣。 表 6.2.2-2 钢纤维混凝土满足耐久性要求最大水灰(胶)比 和最小单位水泥用量 道路等级 快速路和 主干道 次干道 支路

最大水灰(胶)比 抗冻冰要求最大水灰 (胶) 比 抗盐冻要求最大水灰 (胶) 比 最小单位水泥用 42.5 级 量(㎏/m3) 求最小 单位水泥用量 (㎏/m3) 掺粉煤灰时最小 42.5 级 单位 水泥
3

0.47 0.45 0.42 360 370 380 390 320 340

0.49 0.46 0.43 360 370 380 390 320 340

0.50 0.48 0.46 350 365 375 385 315 335

32.5 级

抗冰(盐)冻要 42.5 级 32.5 级

用量(㎏/m )

32.5 级

抗冰(盐)冻掺粉煤灰最 小单位水泥用量(42.5 级 水泥) (㎏/m3) 6.2.3 钢纤维混凝土配合比设计应按以下步骤进行: 1 计算和确定水灰比 (1)以钢纤维混凝土配制 28d 弯拉强度 fcf 替换 fc,按式 (6.1.4-1)或(6.1.4-2)计算出基体混凝土的水灰比。 (2)取钢纤维混凝土基体的水灰比计算值与表 6.2-2 规 定值两者中的小值。 2 钢纤维掺量体积率宜在 0.60%~1.0%范围内初选取, 当板厚折减系数小时,体积率宜取上限;当长径比大时,宜 取较小值;有锚固端者宜取较小值。 330 330 325

3 查表 6.2.2-1,初选单位用水量 Wof。 4 掺用粉煤灰时应符合 6.1.6 条的规定。 5 钢纤维混凝土的单位水水泥用量应按式(6.2.3-1)计 算 Cof = WOf〃 (C/W) (6.2.3-1) 式中: COf—钢纤维混凝土的单位水泥用量(㎏/m3) ; WOf—钢纤维混凝土的单位用水量(㎏/m3) 。 取计算值与表 6.2.2-2 规定值两者中的大值。 但不宜大于 500 ㎏/m3。 6 砂率可按式(6.2.3-2)计算,也可按表 6.2.3-1 初选。 钢纤维混凝土砂率宜在 38%~50%之间。 SPf = Sp+10· f P (6.2.3-2) 式中: Spf—钢纤维混凝土砂率(%) ; Pf—钢纤维掺量体积率(%) 。 表 6.2.3-1 拌合物条件 Lf/df=50;ρf=1.0% w/c=0.5;砂细度模 数 MX=3.0 Lf/df 增减 10 ρf 增减 0.10% ± 5 ± 2 ± 3 ± 2 45 40 纤维混凝土砂率选用值(%) 最大公称粒径 19mm 碎石 最大公称粒径 19mm 卵石

W/C 增减 0.1 砂细度模数 MX 增 减 0.1 7

± 2 ± 1

± 2 ± 1

砂石料用量可采用密实度汉或体积法计算。按密度

法计算时, 钢纤维混凝土单位质量可取 2450~2580 ㎏/m3; 按 体积法计算时,应计入设计含气量。 8 重要路面、桥面工程应采用正交试验法进行钢纤维 混凝土配合比优选。

6.3

配合比确定与调整

6.3.1 由上述各经验公式推算得出的普通混凝土、钢纤维混 凝土配合比,应在试验室内按下述步骤进行试配检验和调 整: 1 首先检验各种混凝土拌合物是否满足不同摊铺方式 的最佳工作性要求。 检验项目包括含气量、 坍落度及其损失、 振动粘度系数、改进 VC 值、外加剂品种及其最佳掺量。在 工作性和含气量不满足相应摊铺方式要求时,可在保持水灰 (胶) 比不变的前提下调整单位用水量、 外加剂掺量或砂率, 不得减小满足计算弯拉强度及耐久性要求的单位水泥用量、 钢钎维体积率。 2 对于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、钢纤维掺量不得减小,调整后的拌合物视密度 允许偏差为± 2.0%。实测拌合物含气量 a(%)及其偏差应满 足表 6.1.2-5 的规定,不满足要求时,应调整引气剂掺量直至

达到规定含气量。 3 以初选水灰(胶)比为中心,按 0.02 增减幅度选定 2~4 个水灰(胶)比,制作试件,检验各种混凝土 7d 和 28d 配制弯拉强度、抗压强度、耐久性等指标(有抗冻性要求的 地区,抗冻性为必测项目,耐磨性及干缩为选测项目) 。也 可保持计算水灰(胶)比不变,以初选单位水泥用量为中心, 按 15~20 ㎏/m3 增减幅度选定 2~4 个单位水泥用量;钢纤维 混凝土还应以选定的钢纤维掺量为中心, 0.1%增减幅度选 按 定 2~4 个钢纤维掺量,制作试件并做上述各项检验。 4 施工单位通过上述各项指标检验提出的配合比,应 经监理方审核确认。 6.3.2 试验室的基准配合比应通过搅拌楼实际拌和检验,并 应根据料场砂石料含水量、拌合物实测视密度、含气量、坍 落度及其损失,调整单位用水量、砂率或外加剂掺量。调整 时,水灰(胶)比、单位水泥用量、钢纤维体积率不得减小。 考虑施工中原材料含泥量、泥块含量、含水量变化和施工变 异性等因素,单位水泥用量应适当增加 5~10 ㎏。满足试拌 试铺的工作性、28d(至少 7d)配制弯拉强度、抗压强度和 耐久性等要求的配合比,经监理方批准后方可确定为施工配 合比。 6.3.3 1 施工期间配合比的微调与控制应符合下列要求: 根据施工季节、气温和运距等的变化,可微调缓凝

(高效)减水剂、引气剂或保塑剂的掺量,保持摊铺现场的 坍落度始终适宜于铺筑,且波动最小。 2 降雨后,应根据每天不同时间的气温及砂石料实际 含水量变化,微调加水量,同时微调砂石料称量,其他配合 比参数不得变更,维持施工配合比基本不变。雨天或砂石料

变化时应加强控制,保持现场拌合物工作性始终适宜摊铺和 稳定。


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