碾压混凝土配合比设计试验

碾压混凝土实验室配合比设计试验

1 试验目的

测定碾压混凝土配合比设计试验所用原材料的物理力学性能指标，然后进行碾压混凝土实验室的配合比设计。

2 试验方案

本试验根据配合比设计所需的技术资料，首先对选定的材料进行物理力学性能指标的测定试验，再依据配合比设计规程及原则来进行配合比的设计，对于碾压混凝土，设计时主要考虑其三大参数的要求。本试验流程图如图2.1所示。

图2.1 试验流程图

3 试验方法

3.1 原材料的物理力学性能试验

本试验配合比设计所用的原材料主要有：水泥、粉煤灰、石灰、粗细集料、

水及外加剂等。

3.1.1水泥试验

水泥试验主要包括：水泥细度试验、水泥标准稠度用水量试验、水泥凝结时间试验、水泥体积安定性试验、水泥胶砂强度试验等。

水泥细度试验采用手工干筛法来检验水泥细度；水泥标准稠度用水量试验、水泥凝结时间试验及水泥体积安定性试验（雷氏夹法）按GB/T 1346-1989《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》，用沸煮法，对该水泥进行了安定性试验；水泥胶砂强度试验通过ISO法来测定水泥的强度等级。

通过试验，得到本试验所用水泥的物理性能见表1.1。

表1.1 水泥的物理性能表

水泥品种

初凝

（h:min）

终凝

（h:min）

安定性

（mm）

筛余量

（%）

标准稠

度（%）

抗压

（Mpa）

抗折

（Mpa）

3d 28d 3d 28d

P.C32.5R 2.1

3.1.2 粉煤灰试验

根据《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596—91以及国家标准GB175—1999，GB1344—1999，GB12958—1999中的规定，需对粉煤灰的细度、密度、凝结时间、体积安定性和强度及强度等级等主要技术性质经行测定。

通过试验，该粉煤灰的物理性能见表1.2。

表1.2 粉煤灰的物理性能表

粉煤灰等级

密度

（g/cm3）

堆积密度

（g/cm3）

细度

（%）

比表面积

（g/cm2）

需水量

（%）

28d抗压

强度比

（%）

Ⅱ级 2.302 26

3.1.3集料试验

集料试验主要包括测定砂、石的近似密度试验、砂、石的堆积密度试验、砂、石的空隙率计算和砂、石的筛分析试验等。

通过试验，测得所用砂子、石子的物理性能见表1.3、表1.4。

表1.3 砂子的物理性能表

近似密度（g/cm3）堆积密度

（g/cm3）

细度模数含泥量（%）空隙率（%）

2.623 1.603 2.1 38.9 表1.4 石子的物理性能表

近似密度（g/cm3）堆积密度

（g/cm3）

颗粒级配含泥量（%）压碎值

空隙率

（%）

2.609 1.440 44.8

3.1.4 石灰试验

按现行建材行业标准《建筑生石灰》JC/T479—92、《建筑生石灰粉》JC/T480—92的规定，需对生石灰中的钙、镁含量及其等级、细度、体积安定性等技术指标进行测定。

通过试验，测定石灰的物理性能指标如表1.5所示。

表1.5 石灰的物理性能表

等级

密度

（g/cm3）

堆积密度

（g/cm3）

细度（%）

3.1.5 水

要求PH＞4，采用自来水即可。

3.2碾压混凝土配合比设计原理与方法

混凝土的配合比设计应按国家现行标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55的有关规定，根据混凝土的强度等级、耐久性和工作性等要求进行。对于有特殊要求的混凝土，其配合比设计尚应符合国家现行有关标准的专门规定。在进行混凝土配合比设计时，要考虑其三大参数：

（1）水灰比，主要控制混凝土的强度和耐久性；

（2）单位用水量，主要控制混凝土的流动性；

（3）砂率，它表明了粗细骨料的组合关系，主要控制混凝土和易性中的粘聚性和保水性要求。

对于碾压混凝土，其配合比设计至今都没有统一的方法，目前国内外比较公认的设计方法有正交设计法和日本建设部关东技术事务所与水泥协会共同推荐

的碾压式混凝土配合比设计方法。其设计思想都是：尽可能减小碾压混凝土的孔隙率，用碾压混凝土最优含水量，确定最佳的水灰比。采用标准击实实验确定最佳含水率，再确定碾压混凝土的单方用水量，再结合施工经验，确定基准配合比，最后从中选择适合本工程施工技术要求的施工配合比。

本试验在进行配合比设计中主要采用了碾压式混凝土配合比设计方法。该设计方法的主要特点是将多个主要因素联系在一起，根据混凝土学原理，按照细骨料和粗骨料的空隙分别由水泥浆和砂浆填充的原则，引入水泥浆填充系数（水泥浆富余系数）Kp 和砂浆填充系数（砂浆富余系数）Km ，即：

Kp = 水泥净浆体积/细骨料空隙体积≥1 Km = 砂浆体积/粗骨料空隙体积>1

通过试验研究，在一定的密实功下当填充性良好时，Kp ，Km 值可分别取1.1~1.4和1.2~1.6，本试验的Kp 、Km 取值为1.3、1.6。确定出Kp ，Km 值后，碾压混凝土的各种材料用量可按下式来进行计算：

100010101

a

G m G G

V G V K W ρ-=

+

10101()G m

S p G

S S

V K S G V K W W ρ=

⨯+⨯

10S p

C

S

V K C

W S W ρ+

=

⨯

式中 Va ——含气量，%；

Ws ，W G ——干细骨料、粗骨料在充分密实下的单位质量，kg/m 3； Vs ， V G ——干细骨料、粗骨料在充分密实下的空隙率，%； ρs ，ρG ，ρc ——细骨料、粗骨料、水泥的密度，g/cm 3； G ，S ，W ，C ——粗骨料、细骨料、水、水泥用量，kg/m 3。

碾压混凝土的主要参数有：水灰比W/C ；砂浆富余系数K m ；水泥浆富余系数K P ；粉煤灰掺量f ，W/C 和粉煤灰用量是影响碾压混凝土可碾性、强度、耐久性的主要因素，若在碾压混凝土中加入其他材料，如减水剂、缓凝剂等，就应考虑添加材料对碾压混凝土性能的影响。