1、滑 模 混 凝 土 是 一 种 特 殊 机 械 施 工 的 路 面 混 凝 土 材 料 ， 其 配 合 比 设 计相 当 重 要 ， 它 是 保 障 高 等 级 公 路 滑 模 摊 铺 实 现 高 质 量 水 泥 混 凝 土 路 面 的混 凝 土 材 料 ， 科 学 核 心 和 关 键 施 工 技 术 之 一 ， 必 须 给 予 高 度 重 视 。在 展 开 对 滑 模 混 凝 土 配 合 比 设 计 的 阐 述 以 前 ， 先 讨 论 滑 模 混 凝 土 配合 比 设 计 所 应 遵 循 的 指 导 思 想 ， 基 本 原 理 和 设 计 基 本 参 数 ； 原 材 料 及 配合 比 参 数
2、 对 设 计 指 标 的 影 响 ， 阐 述 滑 模 摊 铺 路 面 混 凝 土 配 合 比 设 计 计 算方 法 和 步 骤 。 然 后 讨 论 滑 模 混 凝 土 试 配 调 整 。一 、 配 合 比 设 计 指 导 思 想 、 基 本 原 理 与 技 术 要 求(一 )、 指 导 思 想今 年 ， 我 队 承 担 了 绥 满 公 路 尚 志 亚 布 力 段 C7 标 段 混 凝 土 路面 施 工 任 务 ， 针 对 高 速 公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 遇 到 的 是 前 所 未 有 的 强 大 破坏 力 ， 我 们 提 出 了 “材 料 精 良 ”的 路 面 混 凝 土 技 术
3、指 导 思 想 。 其 中 ，除 了 严 格 的 原 材 料 技 术 要 求 外 ， 还 要 求 混 凝 土 配 合 比 要 科 学 、 准 确 、 稳定 、 均 匀 。 各 等 级 公 路 路 面 使 用 的 混 凝 土 在 路 面 上 均 不 得 有 可 见 的 颜 色差 异 ， 高 速 公 路 混 凝 土 路 面 的 配 合 比 精 度 要 求 应 更 加 严 格 和 准 确 。 高 速公 路 水 泥 路 面 所 使 用 的 滑 模 混 凝 土 材 料 ， 决 不 是 普 通 “简 单 粗 放 ”配 制 方 式 下 生 产 的 普 通 路 面 混 凝 土 ， 而 是 在 高 性 能 道
4、路 混 凝 土 技 术 要 求的 指 导 思 想 下 ， 全 部 使 用 计 算 机 自 动 控 制 的 搅 拌 楼 精 确 计 算 生 产 的“精 细 和 精 良 ”的 路 面 混 凝 土 材 料 。 这 是 做 到 高 质 量 水 泥 混 凝 土 路 面 的物 质 基 础 ， 因 此 ， 配 制 的 路 面 混 凝 土 必 须 满 足 以 下 性 能 的 要 求 ：1、 优 良 工 作 性 。2、 高 抗 折 强 度 。3、 高 耐 疲 劳 极 限 。4、 小 变 形 性 能 。5、 耐 久 性 。6、 经 济 性 。以 上 路 面 混 凝 土 配 合 比 设 计 技 术 要 求 均 来
5、源 于 路 面 设 计 、 施 工 规 范和 路 面 混 凝 土 长 寿 命 使 用 中 的 客 观 要 求 。(二 )、 基 本 原 理1、 水 灰 比 定 则 ： 在 路 面 混 凝 土 中 ， 水 灰 比 不 是 完 全 越 小 越 好 ， 近年 来 水 泥 化 学 界 对 水 泥 的 水 化 理 论 研 究 结 果 表 明 ， 水 泥 能 够 完 全 水 化 的最 小 水 灰 比 是 0.38， 这 个 水 灰 比 恰 好 在 目 前 滑 模 摊 铺 混 凝 土 路 面 经 常使 用 的 水 灰 比 0.350.45 之 间 ， 在 我 国 的 施 工 实 际 中 ， 由 于 原 材
6、料性 能 的 差 异 ， 在 使 用 普 通 缓 凝 引 气 减 水 剂 时 ， 由 于 外 加 剂 减 水 率 不 高 ，较 难 达 到 要 求 。 但 是 要 确 保 滑 模 混 凝 土 路 面 施 工 抗 折 强 度5.75Mpa， 大 量 的 实 践 表 明 ， 碎 石 混 凝 土 最 大 单 位 用 水 量 不 应 超 过160 公 斤 /立 方 米 ， 只 有 在 使 用 优 质 引 气 剂 和 缓 凝 减 水 剂 或 高 效 保 塑 减 水剂 的 情 况 下 ， 才 能 保 证 在 滑 模 摊 铺 混 凝 土 路 面 不 断 要 求 较 大 坍 落 度 及 较小 振 动 粘 度
7、系 数 条 件 下 ， 始 终 保 持 较 小 的 水 灰 比 ， 从 而 保 证 上 述 各 项 优良 路 用 性 能 的 实 现 。 根 据 滑 模 摊 铺 经 验 我 们 确 定 水 灰 比 在0.40 0.44。2、 确 定 最 优 的 砂 率 的 总 表 面 积 原 理 ： 路 面 混 凝 土 最 优 砂 率 的 选 择应 根 据 砂 的 粗 细 ， 细 度 模 数 和 比 表 面 积 原 理 进 行 ， 砂 越 细 ， 细 度 模 数 越小 ， 比 表 面 积 越 大 ， 反 之 亦 然 ， 砂 的 总 表 面 积 是 影 响 混 凝 土 坍 落 度 和 振动 粘 度 系 数 的
8、决 定 性 因 素 ， 既 要 减 小 单 位 水 泥 用 量 ， 用 水 量 和 水 灰 比 ，满 足 路 面 混 凝 土 的 力 学 性 能 和 经 济 性 ， 又 要 满 足 工 作 性 要 求 ， 则 所 用 砂的 总 表 面 积 不 得 过 大 ， 其 细 度 模 数 要 适 中 。 要 求 在 2.33.5 之 间 。同 时 满 足 这 些 技 术 要 求 的 砂 率 就 是 混 凝 土 达 到 骨 架 密 实 嵌 锁 结 构 的 最 优砂 率 。 由 总 表 面 积 原 理 得 到 ， 满 足 路 面 使 用 要 求 的 最 优 砂 率 选 择 ， 应 根据 细 度 模 数 来
9、进 行 。 这 样 才 能 保 证 包 裹 砂 石 料 的 水 泥 浆 厚 度 是 基 本 一 致的 ， 从 而 保 证 实 现 上 述 所 要 求 的 路 面 混 凝 土 各 项 优 良 路 用 性 能 。3、 强 化 路 面 混 凝 土 结 构 的 集 料 嵌 锁 力 和 界 面配 制 高 抗 折 强 度 的 混 凝 土 除 了 低 水 灰 比 和 适 宜 砂 率 外 ， 强 化 路 面 混凝 土 材 料 结 构 的 集 料 嵌 锁 力 和 界 面 也 很 重 要 ， 为 达 到 此 目 的 ， 应 使 用 较低 水 灰 比 ， 较 小 的 单 位 用 水 量 ， 较 大 的 粗 集 料
10、体 积 份 数 ， 优 良 的 粗 集 料级 配 和 适 宜 的 砂 细 度 模 数 。 我 所 选 用 23.15cm 与 0.52cm 的石 料 比 例 为 60： 40， 这 样 的 最 佳 集 料 比 例 较 适 合 滑 模 摊 铺 混 凝 土 路 面 ，达 到 骨 架 密 实 ， 增 加 集 料 嵌 锁 力 要 求 。4、 配 合 比 经 济 性 原 则 ， 路 面 混 凝 土 配 合 比 的 经 济 性 原 则 ， 以 前 一直 是 定 性 要 求 ， 在 满 足 所 有 施 工 ， 力 学 性 能 和 耐 久 性 后 ， 水 泥 用 量 最 省 ，其 实 ， 随 着 外 加 剂
11、技 术 的 进 步 ， 以 及 高 效 减 水 剂 的 广 泛 应 用 ， 提 高 了 路面 混 凝 土 的 技 术 性 能 。 目 前 条 件 下 ， 讲 究 水 泥 混 凝 土 配 合 比 的 经 济 性 原则 ， 必 须 提 出 定 量 化 的 要 求 ， 即 科 学 的 配 合 比 要 实 现 单 位 质 量 水 泥 对 强度 的 贡 献 率 最 大 。5、 外 加 剂 的 技 术 要 求 ， 引 气 剂 为 一 种 大 分 子 气 液 界 面 活 性 剂 ， 它的 作 用 原 理 是 亲 水 集 团 在 水 泥 溶 液 中 ， 另 一 端 在 气 泡 内 的 空 气 中 ， 它 们排
12、 列 成 具 有 较 大 表 面 张 力 的 韧 性 单 分 子 层 膜 ， 自 动 构 成 了 表 面 积 最 小 的球 形 。 引 气 剂 所 引 进 混 凝 土 中 的 气 泡 直 径 为 微 米 数 量 级 。 只 有 在 光 学 显微 镜 下 才 能 看 到 ， 引 气 剂 具 有 普 通 减 水 剂 的 减 水 率 ， 在 新 拌 混 凝 土 中 增大 了 粘 聚 性 。 防 止 粗 砂 混 凝 土 路 面 泌 水 离 析 ； 同 时 含 气 量 为 5%时 ，这 些 体 积 全 部 在 水 泥 浆 中 ， 大 大 增 加 了 水 泥 浆 的 体 积 量 数 。 适 当 含 气 量
13、的 混 凝 土 ， 提 高 抗 折 强 度 10%15%； 降 低 了 抗 折 弹 性 模 量 ， 减 小了 干 缩 和 温 缩 变 形 ； 提 高 了 抗 冻 性 ， 抗 盐 冻 性 及 抗 渗 性 ； 缓 解 了 碱 集 料反 应 和 化 学 侵 蚀 膨 胀 。6、 水 泥 的 路 用 品 质 应 提 出 更 严 格 的 技 术 要 求 。今 年 ， 水 泥 混 凝 土 路 面 采 用 牡 丹 江 市 温 春 镇 生 产 的 牡 丹 江 牌P.042.5 水 泥 ， 其 各 项 技 术 指 标 见 附 表 。二 、 原 材 料 及 配 合 比 参 数 对 设 计 指 标 的 影 响(一 )
14、、 影 响 抗 折 强 度 的 因 素 ：水 泥 混 凝 土 路 面 设 计 施 工 和 质 量 评 定 的 重 要 技 术 指 标 是 抗 折 强 度 ，抗 折 强 度 的 大 小 取 决 于 抗 弯 拉 强 度 ， 而 抗 弯 拉 强 度 主 要 依 赖 混 凝 土 材 料的 均 匀 性 及 其 集 料 界 面 的 粘 结 强 度 。(二 )、 原 材 料 对 抗 折 强 度 的 影 响1、 水 泥水 泥 的 抗 折 强 度 一 般 比 同 水 灰 比 的 混 凝 土 的 抗 折 强 度 高 2MPa左 右 ， 现 要 求 混 凝 土 的 施 工 配 制 抗 折 强 度 要 求 达 到 5
15、.55.75MPa， 那 么 水 泥 的 抗 折 强 度 必 须 达 到 7.58.0MPa 以 上 。2、 集 料 强 度 和 压 碎 值实 践 表 明 ， 粗 集 料 的 强 度 和 压 碎 值 偏 低 ， 很 难 配 制 出 高 强 度 的 混 凝土 ， 因 此 ， 碎 石 的 压 碎 值 不 应 大 于 12%， 最 大 不 应 大 于 16%。 最 大 粒 径 公 路 水 泥 混 凝 土 路 面 滑 模 施 工 技 术 规 范 中 碎 石 定 为31.5mm， 我 们 采 用 520 mm,和 2031.5 mm 粒 级 的 碎 石 ， 从 而保 障 了 设 计 要 求 的 抗 折
16、强 度 。 外 形 和 级 配粗 集 料 针 片 状 含 量 不 大 于 10%， 球 形 率 高 ， 级 配 优 良 ， 实 积 率大 时 的 单 位 水 泥 用 量 抗 折 强 度 增 大 。 集 料 的 含 泥 量 和 软 弱 颗 粒 的 影 响试 验 表 明 ， 粗 集 料 中 的 土 对 混 凝 土 性 能 影 响 最 大 的 是 抗 折 强 度 和硬 化 混 凝 土 的 收 缩 ， 随 着 含 土 量 的 增 加 ， 抗 折 强 度 线 性 降 低 ， 干 缩 明显 直 线 上 升 ， 因 此 ， 必 须 保 证 抗 折 强 度 和 减 小 收 缩 的 角 度 ， 严 格 控 制含
17、 泥 量 和 软 弱 颗 粒 ， 总 量 不 大 于 1%， 发 现 局 部 砂 石 料 土 、 泥 块 、石 粉 超 标 ， 必 须 进 行 处 理 。 砂 细 度 模 数 的 影 响试 验 表 明 ， 随 着 砂 细 度 模 数 的 增 加 ， 抗 折 强 度 略 有 增 大 ， 因 为 当 砂越 来 越 粗 时 ， 对 于 嵌 琐 力 的 贡 献 逐 渐 增 强 ， 而 嵌 锁 力 提 高 必 须 带 来 抗 折强 度 的 增 大 ， 这 是 我 们 提 出 滑 模 摊 铺 水 泥 混 凝 土 路 面 应 使 用 细 度 模 数 在2.33.5 之 间 的 中 砂 或 偏 中 粗 砂 的
18、 强 度 依 据 。 引 气 剂碎 石 混 凝 土 含 气 量 对 振 动 粘 度 系 数 的 影 响 较 大 ， 含 气 量 增 加 ， 粘 度系 数 呈 曲 线 降 低 ， 并 且 引 气 对 于 多 棱 角 粗 糙 度 大 的 碎 石 提 高 振 捣 密 实 度有 利 ， 不 仅 可 以 减 少 振 捣 能 量 消 耗 ， 加 快 施 工 进 度 ， 而 且 路 面 混 凝 土 高抗 折 强 度 的 前 提 是 消 除 大 空 隙 后 的 面 板 高 密 实 度 ， 由 此 可 见 ， 滑 模 摊 铺水 泥 混 凝 土 路 面 规 定 使 用 引 气 剂 是 正 确 的 ， 引 气 剂
19、掺 量 的 增 加 ， 抗 折 弹性 模 量 下 降 较 快 ， 一 般 情 况 下 ， 材 料 越 密 实 ， 强 度 越 高 ， 弹 性 模 量 越 大 ，掺 引 气 剂 既 提 高 了 抗 折 强 度 ， 又 降 低 了 抗 折 弹 性 模 量 ， 解 决 了 抗 折 强 度与 抗 折 弹 性 模 量 同 步 增 长 的 矛 盾 ， 同 时 ， 引 气 混 凝 土 提 高 了 北 方 地 区 混凝 土 路 面 的 耐 久 性 。三 、 配 合 比 设 计 计 算 方 法(一 )、 确 定 路 面 混 凝 土 的 试 配 抗 折 强 度 RcRc=KRs=1.155.0Mpa=5.75Mp
20、aK抗 折 强 度 提 高 系 数 ， 取 1.15Rs设 计 抗 折 强 度(二 )、 计 算 水 灰 比 （ W/C）C/W=（ Rc+1.0079-0.3595Rj） /1.5684=(5.75+1.0079-0.35958.43)/1.5684=2.3765则 W/C=0.42Rj水 泥 胶 砂 标 准 抗 折 强 度 ， Mpa 见 D-19 表(三 )、 计 算 单 位 用 水 量 W。W。 =104.97+3.09h+11.27(C/W)+0.61Sp;h坍 落 度 取 5cmSp砂 率 ， 取 38%则 W。 =104.97+3.095+11.272.3765+0.610.38
21、=104.97+15.45+26.783+0.2318=147.4Kg(四 )、 计 算 单 位 水 泥 用 量 C。C。 =W。 （ C/W）=147.42.3765=350.3Kg(五 )、 选 择 和 确 定 砂 率根 据 进 场 中 砂 细 度 模 数 范 围 ， 选 砂 率 36%， 38%， 40%， 这 也 是滑 模 施 工 的 经 验 数 据 。(六 )、 计 算 粗 、 细 集 料 用 量现 采 用 假 定 密 度 法 计 算C。 +W。 +S。 +G。 =rhS。 /(S。 +G。 )100=Sp解 方 程 式 147.4+350.3+ S。 + G。 =2386S。 /
22、(S。 + G。 )100= SpS。 + G。 =1882.3S。 / (S。 + G。 )100=Sprh混 凝 土 假 定 密 度 ， 取 2386kg/m3当 Sp=38%时 S。 =717.6 kg， G。 =1170.7kgC。 ： W。 ： S。 ： G。 =350.3： 147.4： 717.6： 1170.7通 过 试 拌 可 以 看 出 ， SP=38%满 足 混 凝 土 的 和 易 性 能 。 现 取 水 泥 用量 360kg/m3、 350 kg/m3、 340 kg/m3， W/C 取0.40、 0.42、 0.44， SP=36%、 38%、 40%调 试 各 项
23、指 标 见 下 表 ：(七 )、 外 加 剂 用 量根 据 外 加 剂 品 种 使 用 效 果 应 用 技 术 经 验 ， 选 用 EN 型 水 泥 混 凝土 引 气 抗 折 增 强 剂 ， 取 水 泥 用 量 的 2%调 试 。由 于 混 凝 土 材 料 科 学 仍 处 于 试 验 和 经 验 科 学 阶 段 ， 强 调 无 论 采 用 何种 方 法 计 算 ， 都 必 须 通 过 试 配 试 验 ， 不 能 只 根 据 计 算 配 合 比 进 行 施 工 ，我 们 采 用 了 综 合 优 化 的 正 交 试 验 设 计 法 进 行 配 合 比 验 证 。试 验 结 果 分 析 ：当 水 泥
24、 剂 量 360Kg 时 ：R=（ R1+R2+R3+R4+R5+R6+R7+R8+R9+R10+R11+R12+R13+R14+R15+R16+R17+R18+R19+R20） /20=6.201Mpa=0.099Cv=/R=0.099/6.201=1.6%由 于 R RSZ+K=5.75+0.65*0.099=5.81Mpa且R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 R8、 R9、 R10、 R11、 R12、 R13、 R14、 R15、 R16、 R17、 R18、 R19、 R20 任 一 组 强 度 均 大 于0.85RSZ=4.89Mpa， 所 以 此 配 合 比
25、满 足 设 计 要 求 。通 过 上 述 试 验 结 果 可 以 看 出 ， 配 合 比 为W/C： S/C： G/C=0.42： 1.98： 3.23 的 混 凝 土 工 作 性 ， 含 气 量 、 强度 、 经 济 性 等 均 满 足 设 计 要 求 ， 根 据 此 配 合 比 进 行 水 泥 混 凝 土 弯 拉 强 度试 验 ， 制 件 20 组 ， 结 果 见 附 表 D37。四 、 施 工 配 合 比 调 整 和 检 验试 验 室 配 合 比 在 工 地 投 入 正 式 施 工 前 ， 必 须 在 试 铺 路 面 时 使 用 施 工搅 拌 楼 进 行 大 容 量 拌 和 试 验 ，
26、搅 拌 楼 应 由 法 定 计 量 单 位 标 定 完 成 。1、 测 量 砂 石 料 的 含 水 率 ， 并 与 搅 拌 楼 上 显 示 的 含 水 率 进 行 精 度 对比 和 校 准 。2、 检 测 水 泥 、 砂 、 石 料 和 水 等 原 材 料 的 新 拌 混 凝 土 温 度 。3、 新 拌 混 凝 土 密 度 、 坍 落 度 、 工 作 性 、 和 易 性 、 粘 聚 性 、 含 气 量检 测 和 调 整 方 法 与 试 验 室 相 同 。4、 混 凝 土 的 坍 落 度 损 失 和 凝 结 特 性 检 测 ， 在 施 工 当 时 气 温 条 件 下 ，检 测 新 拌 混 凝 土
27、 坍 落 度 损 失 和 初 凝 ， 终 凝 时 间 ， 为 出 搅 拌 楼 和 摊 铺 时 坍落 度 的 控 制 值 ， 最 大 运 输 距 离 和 时 间 的 确 定 提 供 依 据 ， 无 论 气 温 如 何 ，均 应 满 足 大 型 滑 模 摊 铺 机 施 工 的 混 凝 土 初 凝 时 间 不 得 小 于 3h。5、 作 抗 折 强 度 试 件 并 检 测 其 强 度 。碎 石 筛 分 曲 线筛 孔尺 寸 31.5 26.5 19 16 9.5 4.75 2.36 备 注通 过 率(%) 95.9 67.0 19.7 7.0 0 0 0 2-3.15cm通 过 率(%) 96.0 7
28、8.9 46.9 13.9 0 0.5-2cm通 过 率(%) 95.9 67.0 50.2 35.8 18.8 5.6 06:4 合 成级 配标 准 95-100 67-77 44-59 25-4011-243-11 0-5通 过 率 (%)0 2.36 4.75 9.5 16 19 26.5 31.5 筛 孔尺 寸 (mm)绥 满 国 道 主 干 线 亚 布 力 至 尚 志 公 路 扩 建 工 程 建 设 项 目60.070.080.090.0100.010.020.030.040.050.0水 泥 砼 路 面 滑 模 摊 铺配 合 比 设 计 报 告试 验 : 日 期 : 年 月 日审 核 : 日 期 : 年 月 日审 批 : 日 期 : 年 月 日龙 建 路 桥 股 份 有 限 公 司 第 三 工 程 处绥 满 公 路 C7 标 段 项 目 经 理 部二 OO 五 年 三 月
