路面普通水泥混凝土配合比设计

1、路面普通水泥混凝土配合比设计，霍曼林教授，兰州交通大学土木工程学院，知识培训，2，星期一，2020年7月6日，路面工程知识培训，第一部分，概述，混凝土分类，特性及应用，补充知识，9，星期一，2020年7月6日，路面工程知识培训，路面普通水泥混凝土配合比设计基础知识，配合比设计应用。1.滑模摊铺机2。履带式摊铺机3。三辊单元4。小型机具，适用于四种施工方法：2020年7月6日星期一，路面工程知识培训，配合比设计任务包括两个方面：根据道路工程的设计要求和施工条件以及原材料的技术性能选择材料，选择适合制备所需混凝土的原材料；根据混凝土性能(包括弯拉强度、和易性、耐久性等)。)的规定和经济原则，确定混

2、凝土各组成材料的最佳配比关系和材料用量。2020年7月6日星期一，路面工程知识培训和混凝土配合比设计的基本要求满足混凝土结构设计的弯拉强度要求；满足混凝土施工和易性要求；满足项目所在环境的耐久性要求；本着经济原则，少用水泥(价格高)，使用当地材料和工业废料(如粉煤灰等)。)尽可能多。2020年7月6日星期一12时，路面工程知识的培训，(1)、(1)、(2)，见表(1)。2020年7月6日星期一，路面工程知识培训，(1)，JTG D40-2002公路水泥混凝土路面设计规范，(14)，路面工程知识培训，(2)，(15)，2020年7月6日星期一，路面工程知识培训混凝土强度的波动规律为正态分布。在正

3、常施工条件下，对同一种混凝土进行了系统的随机抽样试验，结果表明混凝土强度的波动规律符合正态分布。混凝土强度的横坐标，某一强度出现的概率，以及强度概率分布曲线的纵坐标(图1)。曲线特征：补充知识，2020年7月6日，星期一，路面工程知识培训，17，补充图1混凝土强度正态分布曲线，2020年7月6日，星期一，路面工程知识培训，18，曲线呈钟形，最高峰值为平均混凝土强度的概率。以平均强度为对称轴，左右曲线对称。样本强度越接近平均强度，出现的概率就越大。离对称轴越远，出现的概率越小，并逐渐趋于零。曲线和水平轴之间的面积是概率之和，等于100%。对称轴的每一侧都有一个拐点。两个拐点之间的曲线向下弯曲，拐

4、点之外的曲线向上弯曲。以横坐标为渐近线。强度概率分布曲线窄而高，表明实测强度值相对集中，波动小，混凝土均匀性好，施工水平高。曲线短而宽，表明强度实测值分散性大，混凝土均匀性差，施工水平低。见补充图2。2020年7月6日，星期一，路面工程知识培训，19，图2的补充，具有不同离散度的两条强度概率分布曲线，2020年7月6日，星期一，路面工程知识培训，20，混凝土强度和质量均匀性的统计参数，使用强度平均值cu和强度标准偏差这两个统计参数来描述具有正态分布的强度概率。平均强度反映了混凝土整体强度的平均水平，但不能反映混凝土强度的波动。强度标准偏差是强度概率分布曲线上的拐点与平均强度之间的距离。曲线越大

5、，曲线越短越宽，表明强度分散越大，混凝土的均匀性越差。2020年7月6日，星期一，路面工程知识培训，21。对于同一批混凝土，连续取样N组试样(每组n25，3)计算公式：(补充2)，2020年7月6日，星期一，路面工程知识培训，23，由于在相同的生产管理水平下，混凝土强度的标准偏差会随着平均强度水平的增加而增加，不同平均强度水平的混凝土之间质量稳定性的比较可以用统计参数的变异系数Cv来表示。Cv值越小，混凝土质量越均匀。Cv计算公式：从生产和使用的角度来看，预计混凝土强度波动较小，质量更均匀，因此要求Cv较小。相反，它表明混凝土质量很差。在施工质量控制中，CV或Cv可作为评价混凝土质量均匀性的指

6、标。(补充3)，2020年7月6日星期一，路面工程知识培训，说明：由于水泥混凝土路面的抗折强度高，水泥的强度等级不应低于42.5。25，星期一，2020年7月6日，路面工程知识培训，(4)、(4)，26，星期一，2020年7月6日，路面工程知识培训，(5)、(5)，27，星期一，2020年7月6日，路面工程知识培训，(。2020年7月6日星期一，路面工程知识培训，路面工程知识培训，提高水泥混凝土路面耐久性的措施，耐久性是水泥混凝土路面的关键性能。包括路面在长期使用过程中是否能抵抗水压、温度变化和各种侵蚀性介质，并保持其强度和表面完整性。路面损坏包括水渗透、冻融循环引起的表面剥落和收缩裂缝、碱集

7、料反应引起的裂缝以及钢筋混凝土中钢筋生锈引起的表面剥落和裂缝。31.2020年7月6日星期一，路面工程知识培训表明，混凝土本身的密实度和孔隙结构是影响耐久性的重要因素。混凝土是一种多孔、多相、非均质的复合材料，存在许多结构缺陷，如连通孔隙和微裂缝。这些缺陷越多，水和各种侵蚀性介质越容易渗透到内部，这将对水泥凝胶造成腐蚀和其他化学侵蚀，同时也不利于抗冻性。提高水泥混凝土的密实度是提高路面耐久性的重要措施。2020年7月6日星期一，进行路面工程知识的培训，提高水泥混凝土路面变形性能和抗冻性的方法，加入引气剂，使混凝土中细小、独立、封闭的孔隙含量达到4%6%左右，从而在一定程度上降低混凝土的脆性。大

8、多数国家都加入了粉煤灰，其含量占胶凝材料的20%。优质粉煤灰是球状颗粒，可改善混凝土和易性，降低混凝土干燥收缩，降低早期水化热，减少温度裂缝，抑制碱骨料反应，提高路面混凝土的抗渗性和化学稳定性。虽然掺入粉煤灰会降低混凝土的早期强度，但其火山灰反应能提高混凝土的长期强度。粉煤灰是路面混凝土的理想矿物掺合料。2020年7月6日星期一，道路工程知识培训，配合比设计参数及其确定原则表面上，混凝土配合比设计是通过计算来确定每种基本组成材料的用量，但实质上是根据组成材料的情况来确定水泥、水、砂和砾石之间的比例关系。三个参数与混凝土的各种性能密切相关。正确的测定可以使混凝土达到其质量的基本要求。34，202

9、0年7月6日星期一，路面工程知识培训，配合比参数的确定原则，水灰比与水泥的比例关系。当组成材料确定时，它对混凝土的强度和耐久性起着关键作用。在满足强度和耐久性要求的前提下，尽量取较大的值。单位用水量是指1 m3混凝土的用水量，反映水泥浆与骨料的比例关系(浆体收集率)。水灰比恒定时，是控制混凝土拌合物流动性的主要因素。在满足流动性的前提下，尽量降低价值。沙砾比。它对混凝土的和易性有很大影响35、2020年7月6日星期一，路面工程知识培训，以及配合比设计的材料计算基准，计算出1 m3混凝土中每种材料的用量，以质量计。在计算中，骨料基于自然风干状态的质量。自然风干状态：细骨料含水率为1.0%，粗骨料

10、含水率为0.5%。2020年7月6日星期一，路面工程知识培训，配合比的第一种表达方法是根据每种材料的质量在1 m3混凝土中进行表达，如：水泥336 kg，砂654 kg，碎石1 215 kg，水195kgFDN 1.0% .方法2根据各种材料的质量比表示(以水泥质量为1)。将上述实例的配合比换算成质量比：水泥沙砾11.953.62，水灰比0.58。FDN 1.0% .37，星期一，2020年7月6日，路面工程知识培训，混凝土配合比设计的数据准备，了解路面工程不同结构部分设计要求的混凝土强度等级，确定混凝土准备强度。了解项目环境对混凝土耐久性的要求，如抗渗等级、抗冻等级、耐磨性、耐腐蚀性等。并确

11、定混凝土的最大水灰比和最小水泥用量。了解结构构件的截面尺寸和配筋，确定工程位置和施工条件下混凝土骨料的最大粒径。了解混凝土施工单位的施工方法和管理质量水平，选择混凝土配合比的坍落度和混凝土强度标准偏差。38、2020年7月6日星期一，路面工程知识培训，掌握原材料的性能指标。水泥品种、强度等级、测得的强度和密度；砂石骨料的类型、表观密度、级配、含水量、石料的最大粒径、砂的细度模数等。水源和水质的混合和维护；外加剂的品种、性能和适宜用量；掺合料粉煤灰、矿渣、硅粉等。39，星期一，2020年7月6日，路面工程知识培训，混凝土配合比设计步骤，实验室配合比，初步配合比，基准配合比，施工配合比，调整坍落度

12、，检查强度和耐久性，现场扣除砂石含水率，40，星期一，2020年7月6日，路面工程知识培训，第二部分材料选择，41路面工程知识培训，水泥，品种和质量。(8)水泥是混凝土中最重要的成分，它不仅能将骨料粘结在一起，而且有足够的强度承受自身硬化后的荷载。骨料能否发挥其作用与胶凝材料的强度和粘结力密切相关。42，星期一，2020年7月6日，路面工程知识培训，(9)，(8)，(9)，43，星期一，2020年7月6日，路面工程知识培训，(8)，44，星期一，2020年7月6日，(9)，44路面工程知识培训，关于小水泥的使用，局部小水泥在凝结和硬化过程中可能有不良的体积稳定性，这将导致水泥混凝土路面板出现危

13、险裂缝，因此使用小水泥时应谨慎。尤其是在施工质量得不到保证的情况下，用少量水泥建造混凝土路面更容易出现问题。采用复合水泥混凝土路面结构，即面层采用优质水泥，下层采用稳定性差的水泥，按照组合施工方法进行，既能利用当地水泥，又能保证水泥混凝土路面的强度。2020年7月6日星期一，进行路面工程知识培训，矿物掺合料、混凝土掺合料是添加天然、人工或工业废渣矿物细粉材料，以提高混凝土混合料和硬化混凝土的性能，同时节约水泥。活性矿物掺合料可分为活性矿物掺合料和非活性矿物掺合料，活性矿物掺合料具有多种用途。绝大多数活性矿物掺合料来自工业固体废渣，主要成分是二氧化硅和氧化铝。在碱或硫酸盐的液相条件下，会发生水化

14、反应，产生具有固化特性的胶凝物质。它被称为“第二胶凝材料”或混凝土辅助胶凝材料。2020年7月6日星期一，路面工程知识培训，活性矿物掺合料在混凝土中的应用不仅可以替代水泥，节约目前，外加剂已经成为搅拌混凝土性能、制备大体积混凝土、高强混凝土和高性能混凝土不可缺少的组成材料。同时，外加剂的应用对改善环境、减少二次污染、促进绿色混凝土的可持续发展具有重要意义。常用的混凝土外加剂包括粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和硅灰。2020年7月6日，星期一，路面工程知识的培训，49，矿物掺合料对混凝土的改性机理，三个方面：火山灰矿物掺合料具有很大的细度和无定形二氧化硅，具有很高的化学活性，可以迅速与水泥水化钙(氢)2

15、反应，产生C-S-氢具有更高的强度和更好的耐久性和低的钙硅比，从而使水泥石。超细矿物掺合料颗粒可以填充到水泥颗粒之间的空隙中，大大提高了混凝土的密实度，而第二反应物C-S-氢凝胶可以沉积在矿物超细粉体的巨大表面，并延伸到微小的孔隙中，极大地改变了水泥浆体的孔隙结构，显著提高了水泥浆体的密实度。2020年7月6日，星期一，路面工程知识培训，51岁，改善了水泥浆和骨料之间的界面结构。水泥浆与骨料的界面是混凝土中孔隙最多、粘结最弱的区域，也是应力最集中的区域，也是应力作用下外来介质渗透的通道。由于超细粉体颗粒小，可以吸收大量的自由水，减少混凝土的泌水，从而减少自由水在界面上的聚集，使界面结构致密。此

16、外，由于钙的大量消耗，其定向排列被削弱，难以形成大孔网络结构，这使得骨浆界面的过渡区变薄。硅粉与氢氧化钙反应的水化产物填充了界面区的孔隙，从而改善了界面结构，增强了水泥浆与骨料的粘结力。52、2020年7月6日星期一，道路工程知识培训，粉煤灰、磨细矿渣和硅灰，(10)、(10)、(53)，2020年7月6日星期一，道路工程知识培训，(10)，需水量比是指水泥粉煤灰砂浆与水泥粉煤灰7030和纯水泥砂浆达到相同流动性时的需水量，2020年7月6日星期一，路面工程知识培训，54，粉煤灰的分类、粉尘收集方法， 细粒优质静电除尘、粗粒劣质机械除尘、干排灰、湿排灰、含水量大、活性低得多、质量不如干排灰、排放方式和后处理形式(以提高粉煤灰质量)分离灰经空气分离处理，原灰未经处理，煤质(CaO含量)，低钙灰由烟煤和无烟煤燃烧形成，呈灰色或深灰色。 氧化钙含量为10%。一般来说，它有火山灰活动。补充知识，55，星期一，2020年7月6日，道路工程知识培训，粗骨料，(11)，技术指标，用碎石配制的水泥混凝土的抗折强度比用卵石配制的水泥混凝土高8%左右。条件允许时，石灰石碎石可用作粗骨料。石灰石砾石表面有方解石晶面，能与水泥石牢固结合，抗