碾压混凝土基层配合比设计及应用

碾压混凝土基层配合比设计及应用

摘要：碾压混凝土基层在国内应用较少，尚未形成完善的施工工艺。基于大量室内试验和阳阳高速公路的实际应用探讨了碾压混凝土基层组成材料对其性能的影响，提出了材料控制指标；介绍了碾压混凝土配合比综合设计方法，提出了配合比设计指标。实践表明，设计的碾压混凝土混合料能够满足施工要求，且可有效地节约施工费用。

关键词：碾压混凝土；基层；配合比设计

国内高速公路路面结构中常采用水泥稳定材料作为基层，由于交通量的增加，车辆轴载以及重车比例的增大，国内已建高速公路路面出现了较多的早期破坏。根据调查发现，在高等级公路尤其是重交通路段，由于水泥稳定基层存在耐冲刷性、抗裂性和强度不足等缺点造成路面早期损坏，因此需要采用新的强度更高的基层材料，以保证路面的使用品质。碾压混凝土是一种单位用水量较少、坍落度为零的超干硬性混凝土，适用于大体积混凝土工程。自1981年日本建成世界上第一座碾压混凝土重力坝一坝高89m的岛地川坝以来，碾压混凝土技0 引言

术在世界各国得到了广泛应用。碾压混凝土不仅适用于坝体工程，也适用于同样属于大体积混凝土工程的道路工程，它的主要特点是强度高、板体性强、承载能力大。本文依托某高速公路探讨了碾压混凝土基层原材料技术要求、配合比设计的控制指标，对配合比设计方法进行研究。

1 原材料技术要求

1．1 水泥

根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》(下称施工规范)相关规定，碾压混凝土用作基层时，可使用各种硅酸盐类水泥。不掺用粉煤灰时，宜使用强度等级32．5以上的水泥。掺用粉煤灰时，只能使用道路水泥、硅酸盐水泥和普通水泥。根据不同的施工条件和工程条件也可以选择矿渣水泥及火山灰水泥。最好采用凝结时间稍长，强度增长快、干缩性小的水泥。针对夏季炎热天气及不掺加缓凝剂时，考虑水泥凝结时间对混合料的运输、碾压的影响，宜参考《公路路面基层施工技术规范》的要求，应选用初凝时间3h以上和终凝时间较长(宜在6h 以上)的水泥。

1．2 粗集料

粗集料应使用质地坚硬、耐久、洁净的碎石、碎卵石和卵石。碾压混凝土可使用Ⅲ级粗集料。由于RCC用水量低，粒径较大的集料会引起离析而影响路面的平整度，碾压混凝土基层粗集料的最大公称粒径不应大于31．5mm。集料中针、片状颗粒含量最好控制在15％以内。集料中含泥量大易造成混凝土内

界面缺陷而降低混凝土的强度、耐磨性和耐久性，所以也要严格控制，含泥量不宜大于1．5％。

1．3 细集料

细集料宜采用质地坚硬、耐久、洁净的天然砂、机制砂或混合砂，碾压混凝土基层可采用Ⅲ级砂。研究资料表明石屑可代替部分砂用于碾压混凝土基层，但要求不具有塑性或塑料指数低，否则会增大混合料的用水量及收缩性。由于河砂资源短缺，而开采石料用做混凝土粗集料的同时，常伴随着石屑的产生，石屑代替部分砂用于普通混凝土、碾压混凝土的可实施性也已经得到证实。石屑的加入虽会加大混凝土的用水量，但粗糙多棱角的石屑颗粒在砂浆中起着骨架的作用限制了水泥石的变形及骨料颗粒的滑动，同时石屑与水泥石有良好的黏结界面使界面空隙少，减少了应力集中，石粉提高了水化产物的结晶程度.

2 原材料试验

2．1 水泥

本项目水泥采用中材天山（云浮）水泥有限公司生产的天山牌普通硅酸盐水泥P·C 32．5复合硅酸盐水泥，水泥

的各项指标检测结果见表1。

2．2 粗集料

本项目的粗集料来源于建业石场生产的10～30mm、10～20mm碎石，碎石的各项指标检测结果见表2。

2．3 细集料

本项目采用的细集料为河砂和石屑，河砂产于漠阳江砂，表观密度为2．640 g／cm3 ，含泥量为0．3％；石屑产于建业石场，表观密度为2．690 g ／cm 3。

2．4 其它材料

本项目水泥采用复合硅酸盐水泥，因此不掺人粉煤灰，考虑施工拌和便利性及节约成本的考虑，不掺人外加剂。

3 配合比设计

3．1 碾压混凝土基层配合比设计指标

碾压混凝土配合比设计的基本思想是满足设计弯拉强度、工作性、耐久性和经济性的要求。因此碾压混凝土基层配合比设计时主要考虑的是前3项技术要求，在满足上述前3项技术要求的前提下，碾压混凝土配合比应尽可能经济，以单位重量水泥(胶材总量)获得的弯拉强度最大为经济性评价标准。

3．1．1 强度指标

由于我国尚未制定碾压混凝土基层相应的技术规范指标及施工控制指标，此种混凝土水泥剂量与贫混凝土大体相当，基于路面结构中碾压混凝土用作刚性基层，弯拉强度指标可参考贫混凝土。《公路沥青路面设计规范》(JTG D50—2006)所述贫混凝土刚性基层的强度要求如表3所示，碾压混凝土基层可参考采用28d抗弯拉强度为设计指标，采用7d抗压强度作为RCC施工的主要控制指标，同时其28d抗弯拉强度用于工程验收评定。

3．1．2 施工和易性

碾压混凝土基层的工作性采用改进VC值来评定，碾压混凝土出搅拌口的VC值宜为5～10 s，碾压时的改进VC值宜控制在30±5s.

3．2 配合比设计方法

碾压混凝土配合比设计方法有多种，主要有填充包裹法、经验公式法、正交试验法、综合试验法等。这些方法各有其特点，但其主要是适应于碾压混凝土坝及碾压混凝土面层，对于碾压混凝土基层，不能一味套用。在比较分析后，本文参照综合设计法进行碾压混凝土基层配合比设计。综合设计法是根据设计要求及原材料性能，试算混合料级配确定集料组成比例，按照经验初选用水量及水泥用量；采用绝对体积计算，进行初步试拌；根据初步试拌情况，选用正交试验因素及水平，通过正交试验，优选出满足弯拉强度要求及施工和易性的理论配合比；通过现场试拌，再经修正，得到施工配合比。

3．2．1 设计要求

根据试验路段要求，碾压混凝土基层28d抗弯拉强度≥3．0MPa，7d抗压强度要求≥15．0MPa，改进VC值30±5s。

3．2．2 配合比设计方法及步骤