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摘要：通过对原材料、配合比设计参数的优选和大量室内试验，用425号普通硅酸盐水泥配制成功满足重交通道路要求的路面用水泥混凝土。比使用525号硅酸盐水泥，每m3成本节约十几元。试验中发现，用C3A含量低、C4AF含量高的水泥更有利于混凝土抗弯拉强度的发展。
关键词：高等级公路路面水泥混凝土配合比
重交通道路水泥混凝土路面要承受车辆高密度荷载的冲击、摩擦、弯曲和温度、湿度的反复变化。因此，要求它必须具备较高的抗弯拉强度和耐磨性。1994年交通部颁发的JTJ012-94《公路水泥混凝土路面设计规范》(以下简称规范)，将高等级公路路面水泥混凝土28d龄期设计抗弯拉强度从老规范规定的4.5MPa提高到5.0MPa。这就充分说明抗弯拉强度是控制高等级水泥混凝土路面质量的关键。
根据新规范规定，混凝土的配合比设计强度应高出设计弯拉强度的1.10～1.15倍。因此，要配制设计弯拉强度为5.0MPa的混凝土，配制强度则须达到5.50～5.75MPa。为满足这一要求，施工单位常须采用525号普通硅酸盐水泥，不言而喻，使用525号水泥不但会增加工程造价，还常因货源偏紧、供应不及时，而影响到工程进度。
在宁通一级公路建设中，我们使用了供货充足、相对价廉的425号普通硅酸盐水泥，通过认真优选各种原材料，合理确定配合比参数，经大量室内试验，配制成功满足重交通道路要求的高质量路面用水泥混凝土。
1 路面混凝土的配制
1.1 主要原材料的选择
1.1.1 水泥
路面用水泥应首先选择具有抗弯拉强度高、收缩性小、耐磨性和耐久性好的水泥。要求水泥各龄期强度值及其它指标不应低于国家标准。需注意的是，一般施工单位从混凝土拌制到抹面压纹等全过程的时间往往很长，超过水泥凝结时间的现象屡见不鲜，而水泥的凝结时间是影响混凝土路面浇筑质量的重要因素，不容忽视。施工单位必须根据自己的施工技术水平，选择凝结时间与之相适应的水泥。
1.1.2 粗集料
用表面粗糙且多棱角、与水泥石粘结性好的碎石配制的混凝土具有较高的强度。最大粒径不大于40mm。其他技术指标均应符合规范要求。
1.1.3 细集料
路面混凝土用砂必须具有高的密度和小的比面，以保证拌合物有适宜的工作性，硬化后的混凝土有足够的强度和耐久性，同时又达到节水的目的。因此，宜选用符合规范要求的细度模数大于2.5的Ⅱ区中粗砂。
1.1.4 外加剂
外加剂质量应符合GB8076-87《混凝土外加剂》的规定，使用时应注意配量准确，且在混合料中拌和均匀。
1.2 配合比设计
按GBJ97-94《水泥混凝土路面施工及验收规范》的规定，路面用水泥混凝土配合比设计采用抗弯拉强度或抗压强度指标的设计方法。在宁通公路建设中，采用了以抗弯拉强度为指标的配合比设计方法。
1.2.1 混凝土的配制强度
混凝土的配制强度(fcf，o)按公式(1)确定：
fcf，o=k·fcf，k (1)
式中：fcf，k——混凝土设计抗弯拉强度，MPa；
k——系数，施工水平一般者取k=1.15。
若设计抗弯拉强度为5.0MPa时，则配制强度应为5.75MPa。
1.2.2拌和物稠度
路面混凝土拌和物坍落度不应大于2.5cm，工作度不应小于10s。
1.2.3水灰比
以碎石为集料的混凝土拌和物的水灰比，可根据已知的混凝土配制抗弯拉强度(fcf，o)和水泥的实际抗弯拉强度(fcef)，代入公式(2)求得灰水比，灰水比的倒数即为水灰比。
C/W=(fcf,o+1.0079-0.3485fcef)/1.5684(2)
混凝土强度很大程度取决于水灰比，高等级公路路面混凝土水灰比一般不小于0.4，不大于0.5，掺减水剂的混凝土水灰比要比未掺的降低0.02～0.05。如采取真空吸水工艺，在设计混凝土配合比时，无须考虑真空吸水的脱水量，而将因吸去水分而提高的强度作为路面的强度储备。
1.2.4砂率
砂率是指混凝土中砂的质量与砂石总质量的比率。砂率的变化可导致集料的总表面积和空隙率的变化。砂率过大，集料的总表面积和空隙率都会增大，在水泥浆含量不变的情况下，混凝土拌和物的流动性将减少；同样，若砂率过小，因不能保证粗集料间有足够的砂浆层，也会降低混凝土拌和物的流动性。伴随着混凝土拌和物工作性能的恶化，势必殃及硬化混凝土的密度、强度、干缩性及耐久性。所以确定砂率是混凝土配合比设计的重要内容之一。
从砂率过大或过小都对混凝土产生不良影响这点看来，砂率必然存在一个最佳值。通常认为，在水泥浆用量不变的条件下，能使混凝土拌和物获得最大流动性且不致出现离析泌水等不良现象时的砂率为最佳砂率。道路混凝土的砂率，一般在28%～32%之间，通过试验决定最佳值。
1.2.5用水量及水泥用量
单位用水量应考虑粗集料的最大粒径、砂的粗细、坍落度要求、外加剂种类、施工温度等因素，然后通过试验确定。路面混凝土单位用水量，粗集料采用碎石时一般为150～170kg/m3。
水泥用量根据所需的水灰比和用水量确定，对于425号水泥单位用量应不小于350kg/m3，对于525号水泥应不小于300kg/m3。
1.2.6集料用量
砂、石用量可根据已选定的砂率，采用绝对体积法或假定密度法计算。
1.2.7配合比校准
根据以上原则，合理选用混凝土配合比参数并计算出初步配合比后，即可进行试拌，以校核混凝土拌和物的工作性能。如拌和物的坍落度或维勃稠度不符合设计要求，或粘聚性和保水性不理想时，则应在保证水灰比不变的条件下，相应调整用水量或砂率，直到满足要求为止，并提出基准配合比。再根据基准配合比配制混合料，制作试件进行强度检验。根据强度检验结果和湿表观密度测定结果，进一步修正配合比，即可得到试验室配合比。最后再根据现场砂、石材料的实际含水率，将试验室配合比换算为施工配合比。
混凝土拌和物工作性能调整的方法见表1。
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