公路路面水泥混凝土配合比设计探讨
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公路路面水泥混凝土配合比设计探讨
摘要:水泥混凝土是公路路面的主要成分,在公路施工中水泥混凝土质量会直接影响公路质量,为了保障公路施工质量,加强水泥混凝土配合比设计控制是非常必要的。影响公路路面水泥混凝土配合比的因素有很多,在设计中设计人员要从公路工程施工实际情况出发,对水凝混凝土配合比进行科学配置,从而确定最大配合比,为公路工程施工质量提供有力保障。
关键词:公路路面;水泥混凝土配合比;设计
引言
随着我国经济水平不断提高,国家基础建设投入也在不断增大,高速公路项目数量也在不断增多,尤其是在公路建设方面,路面材料已经由过去的单一沥青公路向沥青混凝土路面以及水泥混凝土路面转换,另外,由于公路工程施工环境复杂,四季温差大,这些因素都会对公路路面施工带来直接影响。为了保障公路整体质量,做好路面水泥混凝土配合比设计,为后期公路工程的安全稳定运营提供支持。
一、水泥混凝土配合比设计的基本要求
1设计抗弯拉强度
为了确保结构物的稳定性,在进行水泥混凝土配制时,要充分考虑结构物的重要性以及施工单位的施工技术水平,确定出合适的“配制强度”,满足施工的标准[1]。
2施工和易性
按照路面的各部位的施工情况,来将各个组成部分的混凝土材料组合比进行调整,使得水泥混凝土的配合比要满足施工的设计要求,确保浇筑的质量。
3耐久性 施工过程中,要结合结构物的环境,保证结构物的耐久性和稳定性,在实际设计时,要控制好“最大水灰比”、“最小水泥用量”,合理的将“砂率”降低[2]。
4经济合理
在保证所有施工条件满足要求基础上,有效控制各项材料的成本支出,可以就地取材的要尽量就地取材,也可以使用工业废料,在保证施工质量的前提下,最大化的控制成本。
二、公路路面水泥混凝土配合比设计
在路面水泥混凝土配合比设计中,主要要从砂率、水灰比、强度与寿命几个方面综合分析,通过综合分析,确定最佳配合比。
1砂率
水泥混凝土配合比设计时,砂率的占比十分重要,因为砂率会直接影响混凝土中的孔隙数量。如果砂率比较高或者比较低,都会影响混凝土配合比的质量。砂率比较高时,会使得混凝土拌合物内的水泥浆少,混凝土在拌和时,会表现出较差的和易性,使得混凝土在硬化后出现较多的孔隙,这样不符合施工的标准。而砂率比较低,就会造成混凝土拌和物内的水泥浆较多,使得粗骨料被包裹性降低,影响混凝土的振捣密实度[3]。
2水灰比
水灰比是指混凝土材料中水分和料粉的用量比。水灰比的比例会影响混凝土的强度。如果比例较高,会造成混凝土材料中的粉料少,用水较多,出现较多水分空洞,当水分蒸发之后,就会留下一些空洞,影响混凝土的稳定性和强度。如果水灰比相对比较低,会使得混凝土相对粘稠,这样会影响施工,因为粉料比较多,拌和不开,造成混凝土开裂。
3对水泥混凝土强度与寿命的预期 水泥混凝土的强度应该做好预期,如果强度和寿命不能达到施工的预期效果,那么不要进行投入使用。在混凝土现有的强度进行适当增加,使其满足混凝土设计的强度,同时还要增加一定的预防,避免混凝土受到突然加大的荷载而出现不稳定。然而,在实际对水泥混凝土的配合比强度提升时,不能过度,这样不仅会增加成本,还会影响水泥混凝土的使用寿命。所以,水泥混凝土的预期寿命也是进行配合比设计时需要考虑的一个因素,预期寿命的长短也要作为考核水泥混凝土的依据,适当的调整混凝土配合比,确保水泥混凝土的质量,这样能够大大控制费用成本,避免浪费[4]。
三、公路路面水泥混凝土配合比设计策略
水泥混凝土在进行配合比设计时,主要可以划分为四个阶段,分别是:初步配合比设计阶段、基准配合比设计阶段、实验室配合比设计阶段、施工配合比设计阶段。
1影响水灰比确定的因素
水灰比对水泥混凝土的强度有直接的营销,而水泥混凝土的强度会直接决定路面的强度,因此,水泥混凝土的水灰配合比会对路面的强度等级有直接的而影响。施工企业在施工技术水平上存在较大的差异性,所以在确定水灰比时会有所区别。同时,在实际施工过程中,还要考虑公路路面的强度设计标准,只有充分考虑好各项因素后,才能确定出最合适的水灰比。
2水灰比与混凝土的弯拉强度
当前时代背景下,所有的公路路面施工都要遵循相关的施工规范,同时在水泥混凝土设计时,也要按照相关的标准,满足不同的弯拉强度。公路的对应保证率系数见表1,弯拉强度变异系数见表1。
公路技术等级 高速公路 一级公路 二级公路 三、四级公路 混凝土变拉强变异水平等级 低 低 中 中 中
高
弯拉强度变异系数(cl)允许变化范围 0.05-0.10 0.05-0.10 0.10-0.15 0.10-0.15 0.10-0.15 0.15-0.20
表1 各级公路混凝土路面弯拉强度变异系数表
比如,水泥混凝土的弯拉强度要求是5.0 MPa时,按照《水泥混凝土路面设计规范》的要求,水灰比需要在0.40以上,同时水灰比的规定值要比0.38大。因为水灰比会影响混凝土的弯拉强度,比例过低,会使得水化反应较差,这样不仅会影响混凝土的弯拉强度,还会增加混凝土的制作成本,使得里面出现一些裂缝,影响路面的质量。因此,在进行水泥混凝土配合比设计时[5],需要将比例控制在0.45~0.38之间,具体用量见如3所示。
3初步配合比设计
初步配合比是结合原始资料,按照传统的施工经验,计算出每毫升水泥混凝土中各类组成材料的用量和比例。如水灰比(W/C)是结合经验确定的公式。确定水泥混凝土的初步配合比后,还要进一步进行实验室的试拌检测。
4检侧和易性提出基准配合比
①试拌:按照初步配合比来进行试拌,水泥混凝土的量为30L,然后对其稳定性和坍落度进行检查,同时还要确定其粘聚性和保水性。
②调整:结合水泥混凝土表现出来的坍落度情况,结合水灰比,来适当增加水泥浆的量,如果保水性不符合要求,需要调整砂率,使得配合比符合标准,确定出基准配合比。
5检侧强度提出实验室配合比 为了确定水泥混凝土的强度,要确定三个不同比例的水灰比,一个是上述基准配合比的比例,另外是以此为基础,分别增加和减少0.03,然后制作出一组对比试件,检测混凝土的强度。
6计算施工配合比
实验室中确定水泥混凝土的配合比时,各个材料都是以干燥状态时进行计算的,但是实际施工过程中,施工现场的各个材料都是露天堆放,如砂、石材料,所以材料中会含有一定的水分[6]。在施工配比时,需要计算出材料中的含水量,然后在配合比时,去掉一部分,这样计算出合适的配合比。
结束语
从公路施工视角来看,路面施工时最重要的环节,保障公路路面施工质量,是保障公路工程整体施工质量的关键,而在路面施工中配合比的科学设计非常关键。公路施工人员与设计人员要紧密合作、沟通,科学分析影响路面配合比的因素,加强对路面配合比设计各环节的控制,从整体上保障公路路面施工质量,并推动高速公路整体运营发展,为城市经济建设发展提供有力支持。路面配合比的科学控制,还可以避免后期路面出现沉降、塌陷、裂缝等问题,以保障路面后期使用的安全性、可靠性。
参考文献
[1]杨大田,陈富强,孔令才.一种新的路面水泥混凝土配合比设计[J].大连交通大学学报,2021,38(06):93-97.
[2]杨大田,陈富强,孔令才.一种新的路面水泥混凝土配合比设计方法的实践[J].大连交通大学学报,2021,38(05):64.
[3]常利.试论路面水泥混凝土配合比设计[J].民营科技,2021(02):168.
[4]李兵,刘学珍.公路路面碾压混凝土配合比设计研究[J].四川水泥,2021(12):16. [5]狄吉峰.浅谈路面水泥混凝土的配合比设计[J].内蒙古教育(职教版),2021(03):64-65.
[6]杜秀.路面水泥混凝土配合比设计及施工要点[J].交通世界(建养.机械),2021(01):110-111.DOI:10.16248/ki.11-3723/u.2012.01.034.