路面混凝土配合比设计书

中俄原油管道漠大线林区伴行公路

水泥混凝土路面配合比设计

设计人：

审核人：

中俄原油管道漠大线林区伴行公路EPC项目经理部中心试验室

2012年4月8日

普通路面水泥混凝土配合比设计

一、设计要求

漠大线林区伴行公路路面工程采用水泥混凝土路面，地处严寒地区，根据一级公路标准混凝土设计弯拉强度标准值f r=5.0MPa,据调查施工单位混凝土弯拉强度样本的标准差S=0.4MPa，样本数n=6组，保证率系数t取0.59，变异系数C v取0.125。混凝土由机械搅拌，，采用滑模摊铺或三辊轴机组摊铺。摊铺要求塌落度为10～30mm，搅拌机出料口为25～50mm。二、对混凝土组成材料的标准要求与检测结果

根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTG F30—2003）的要求，设计的路面水泥混凝土应有足够的抗弯拉强度，满足混凝土路面摊铺施工的工作性、耐久性与经济性的要求，为此我们对进场的原材料按《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTG F30—2003）的标准进行检验，其结果如下：

1、水泥：

水泥是路面混凝土的重要组成材料，它直接影响混凝土的强度，早期干缩、温度变形和抗磨性。水泥为阿荣旗蒙西水泥有限公司生产的蒙西牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，其物理力学指标见表1：

中、轻交通等级路面用水泥的物理指标

表1 水泥性能规范要求实测结果

抗压强度（MPa）3d ≥16.0 23.0 28d ≥42.5 43.2

抗折强度（MPa）3d ≥3.5 5.8 28d ≥6.5 6.9

密度3000～3200㎏/m33080㎏/m3出磨时安定性雷式夹或蒸煮法必须合格合格

标准稠度需水量不宜＞28% 30.8 比表面积宜在300～450m2/kg353

初凝时间不早于1.5h 160min

终凝时间不迟于10h 265min

2、粗集料

使用的粗集料是古源永旺采石场生产的碎石，从外观看：碎石洁净，质地坚硬，耐久性好，碎石最大公称粒径为31.5㎜。我们采用二级掺配，其级配结果见表2碎石的质量技术要求见表3。

粗集料级配范围表2

粒径材料

方孔筛尺寸（㎜）

31.5 26. 5 19. 0 16.0 9.5 4.75 2.36

累计筛余（以质量计）（%）

4.75～16（35%）0 0 3.4 39.1 72.4 89.2 99.2

16～31.5（65%） 5.6 34.0 65.6 87.8 99.4 100.0 100.0

4.75～31.5 规范要求0～5 20～35 40～6060～7575～9090～10095～100

4.75～31.5 (合成) 4.2 14.4 37.6 5

5.8 88.1 98.0 99.2

碎石质量技术指标表3项目规范要求实测结果备注

碎石压碎指标（%）＜15 6.6

针片状颗粒含量（%）＜15 3.6

含泥量（%）＜1.0 0.7

表观密度（㎏/m3）＞2500 2566

松散堆积密度（㎏/m3）＞1350 1660

空隙率（%）＜47% 35.3

3.细集料

细集料采用的是松岭砂场生产的中砂，中砂的质地坚硬，洁净，细度模数为2.99 ，表观密度为2603㎏/m3,级配见表4，质量见表5

细集料级配范围及筛分结果表4

粒径项目

方孔筛尺寸（㎜）

0.15 0.30 0.60 1.18 2.36 4.75

累计筛余（以质量计）（%）

设计要求90～10070～9241～7010～500～250～10实测指标98.6 85.0 69.7 38.0 21.8 7.1

细集料质量技术指标及检测结果表5

项目设计要求试验结果

含泥量（%）＜2.0 1.4

泥块含量（%）＜1.0 0

表观密度（㎏/m3）＞2500 2603 松散堆积密度（㎏/m3）＞1350 1400

空隙率（%）＜47 46.2

4.外加剂

该段地处于严寒地段，根据规范要求与多年的施工经验：该段必须掺引气高效减水剂才能满足抗冻与强度要求。我们最终选择了KZ型道路砼引气抗折增强剂，使用剂量是水泥质量的1.8%～2.2%，同时也用于调整工作性。其主要技术指标见表6。

KZ型道路砼引气抗折增强剂技术指标表6

项目设计要求试验结果

掺量（占水泥的百分比）% 2.0 2.0

混凝土含气量% 3.5～4.5 4.3

混凝土减水率% 15 16.7

28d强度提高% 10 10

三、设计计算

1、计算初步配合比：

1）计算配制弯拉强度

由《公路水泥混凝土路面施工技术规范》（JTG F30-2003）表4.1.2-1知，一级公路混凝土样本数组为n=6组时，保证率系数t=0.59,按表4.1.2-2一级公路路面混凝土变异水平等级为“中”级时，混凝土弯拉强度变异系数C v=0.10～0.15取中值为0.125。根据设计要求路面混凝土弯拉强度f r=5.0MPa，施工水平的标准差S=0.4MPa。

计算混凝土配制的弯拉强度为：

f c=f r/(1-1.04c v)+tS=5.98MPa

2）确定水灰比（w/c）

按弯拉强度计算水灰比：水泥实测抗折强度fs=6.9MPa,计算得到的混凝土配制弯拉强度均值为fc=5.98MPa，粗集料为碎石，代入式4.1.4-1计算混凝土的水灰比（w/c）:

w/c=1.5684/(5.98+1.0097-0.3595×6.9)=0.35

3）耐久性校核

混凝土为一级公路路面所用，有抗冰冻性要求，查表 4.1.2-6，一级公路混凝土有抗冰冻要求，满足耐久性要求最大水灰比为0.42，计算水灰比能满足耐久性要求，因水泥离散性强，为保证质量，我们确定水灰比为w/c=0.42,则c/w=2.38,并用引气高效减水剂，满足含气量的要求。

4）选定砂率

进入现场的中砂质地坚硬、无杂质，细度模数为3.0，碎石最大公称粒径为31.5，查表4.1.4，取混凝土砂率Sp=38% 。

5）确定单位用水量w o

由施工坍落度10～30mm，拌合机出口塌落度25～50mm，选取S L=40㎜，c/w==2.38, Sp=38%代入式4.1.4-3中

W o=104.97+0.309S L+11.27c/w+0.61S p

=104.97+0.309×40+11.27×2.38+0.61×38

=167.3kg

查表4.1.2-3碎石的最大用水量为160kg/m3,167.3kg/m3不能满足规范要求，根据经验我们确定单位用水量为m wa=155kg/m3，水灰比w/c=0.42,要想达到上面的指标，必须掺外加剂才能得到保证，外加剂的减水率必须大于：