寒冷地区滑模摊铺水泥混凝土的配合比设计
何立东,全光石
(龙建路桥股份有限公司第四工程处)
摘 要:说明滑模摊铺混凝土配合比设计计算过程和使用的ENC外加剂,以满足滑模摊铺混凝土的各项技术指标。
关键词:寒冷地区;滑模摊铺;混凝土;配合比;外加剂
中图分类号:U416.217 文献标识码:C 文章编号:1008-3383(2004)12-0014-02
1 前 言
随着国民经济不断发展,公路建设也快速发展,黑龙江省高等级公路中水泥混凝土路面比重越来越大,水泥混凝土路面的滑模摊铺施工作为一种全新的施工工艺,被列入我国“八五”重点科技攻关项目,它具有施工速度快、投资效率高,路面内在质量高,耐久性好,路面动态平整度好等优点,黑龙江省从去年开始北黑公路、绥满公路中全部采用滑模摊铺技术,滑模摊铺水泥混凝土路面配合比设计跟人工水泥混凝土路面有所不同,滑模摊铺水泥混凝土路面配合比设计中,考虑混合料优良工作性,高抗折强度,高耐疲劳极限,高耐久性,经济性;优良工作性是施工密实性基本要求,是保障其它所有性能实现的前提:寒冷地区水泥混凝土路面配合比要求混凝土水灰比小,含气量3.5%以上,温差变形小等特点。
2 配合设计基本要求
滑模摊铺水泥混凝土路面配合比设计满足弯拉强度、工作性、耐久性和经济性四项基本要求,其中保证滑模施工的最佳工作性及其稳定性和可滑性是独特工艺要求。
2.1 弯拉强度
试配强度fc=(1.10~1.15)fcm=(1.1~1.15)×5=5.5~5.75 MPa
或fc=fr/1-1.04Cr+ts
fc=5/1-1.04×0.1+0.46×0.246
fc=5.69 MPa
式中:fc为试配28 d弯拉强度的均值;fr为设计弯拉强度标准值;s为弯拉强度试验样本的标准差计算得0.246;t为保证率系数0.46;Cr为弯拉强度变异系数取0.1。
2.2 工作性
路面混凝土振捣密实,不产生蜂窝,麻面,拉裂和塌边现象,通过限制混凝土拌和物最大振动粘度系数和最小塌落度予以保证每台拌合机拌合时塌落度控制在5~6 cm,现场拌和时,塌落度控制在2.5 cm~3.5 cm时最佳摊铺效果。
2.3 耐久性
为了满足寒冷地区水泥混凝土路面耐久性要求水灰比不大于0.42,含气量控制在4.5%±1%。
2.4 经济性
使用外加剂提高水泥混凝土各项指标的同时尽可能经济。
3 材 料
(1)路面混凝土用水泥
它直接影响混凝土路面抗折强度,疲劳强度,体积稳定性和耐久性关键物理力学性质,绥满公路采用牡丹江425#袋装普通硅酸盐水泥,它的试验见表1。
(2)外加剂
绥满公路C2标使用ENC引气绥凝型混凝土早强减水剂,他可增强滑模摊铺的可滑性,提高混凝土的粘聚性,改善和易性,防止泌水离折,保塑性好,改善了混凝土的工作性。适宜含气量的引气混凝土,抗弯拉强度提高15%~30%,降低了抗弯弹性模量和结构刚度,减少干缩变性,降低早期断板,提高了抗冻性和抗渗性,缓解了碱集料反映和化学蚀膨胀,改善了混凝土路面的抗冻性和抗盐剥蚀性能。
(3)粗集料
绥满公路扩建工程中,采用玉泉石场的玄武岩石料质地坚硬,强度高,磨耗率低,压碎值小,粒径均匀,清洁干净的反击式破碎石料,最大粒径31.5 cm的碎石,级配采用二级级配集粒,所以16.2 ~31.5 mm碎石和5~16 mm碎石两种。大料和小料级配比例采用最大密度法或曲线法计算得两种料的比例为70∶30,试验结果见表2。
4.6 计算结果
水泥∶水∶砂∶碎石∶外加剂=350∶147∶704.52∶1252.48∶7
4.7 修正试验室配合比
ENC外加剂水泥混凝土理论密度2 461 kg/m³
测实际容重:2 368 kg/m³
修正换算系数:0.962
换算后配合比
水泥∶水∶砂∶碎石∶外加剂=336.7∶141.4∶678∶1 205∶6.73
为了保证抗折强度和工作性要求,水泥用量为350 kg,水灰比不变,外加剂渗量2%时配合比
水泥∶水∶砂∶碎石∶外加剂=35∶147∶678∶1 205∶7
以水泥用量350 kg,水灰比0.42作为基准配合比,做平行正交试验,最后确定滑模水泥混凝土配合比:
水泥∶水∶砂∶碎石∶外加剂=350∶147∶678∶1 205∶7
5 检测结果
5.1 抗折强度评定
做9组试件的抗折强度
6.0,6.2,6.4,6.6,6.2,6.7,6.3,6.6,6.1 MPa
(1)试件组数等于或少于10组时试件平均强度不小于1.15Rse Rse-设计强度
R平均强度大于1.15×5=5.75 MPa
R平均强度=(6.0+6.2+6.4+6.6+6.2+6.7+6.3+6.6+6.1)%/9
R平均强度=6.34 MPa大于5.75 MPa
(2)任一组强度均大于0.85Rse值
Ri大于0.85×5=4.25 MPa满足要求
(3)R平均=6.34 Mpa
δ均方差=[∑(Mi-m平均值)2/n-1]1/2=0.246
Cr变异系数=δ均方差/R平均=0.246/6.34=0.039
Cr变异系数满足优秀要求Cr小于0.1
5.2 检测时水泥用量350 kg外加剂2%标准养生试验结果见表4。
6 结术语
(1)使用ENC时,满足滑模摊铺水泥混凝土的工作性,并水灰比0.42,含气是达到4.5%,抗折强度提高130%,200次冻融循环后,质量损失为0,动弹性模数仍高达94.4%,达到寒冷地区水泥混凝土路面耐久性要求。
(2)使用上述配合比,解决滑模摊铺水泥混凝土路面的抗冻性和抗盐剥蚀性能,提高路面耐久性,延长路面使用寿命,改善水泥混凝土路面在黑龙江省寒冷地区使用效果。
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