公路工程中混凝土配合比的試驗(yàn)分析

李兵兵

山西路橋第二工程有限公司 山西臨汾 041051

針對(duì)公路工程混凝土組成材料，進(jìn)行有效性的分析，并簡(jiǎn)單介紹了混凝土基準(zhǔn)配合比內(nèi)容，例如嚴(yán)格控制外加劑摻量、開(kāi)展試拌試驗(yàn)、適當(dāng)調(diào)整混凝土容重和含氣量等，提出實(shí)驗(yàn)室試拌配合比與現(xiàn)場(chǎng)配合比試驗(yàn)內(nèi)容，可以有效提升公路項(xiàng)目混凝土材料利用率，旨在為相關(guān)人員提供借鑒和幫助。

1 公路工程混凝土組成材料分析

混凝土主要由粗骨料、細(xì)骨料、水、水泥等材料組成，在混凝土配合比設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，技術(shù)人員需要全方面考慮各項(xiàng)原材料特點(diǎn)，以及公路工程的實(shí)際施工強(qiáng)度要求，通過(guò)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，并加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室試配，可以更好的確定出公路工程混凝土配合比，從而不斷提升工程的整體質(zhì)量[1]。此外，通過(guò)開(kāi)展公路工程項(xiàng)目混凝土配合比試驗(yàn)，能夠顯著提升公路的各項(xiàng)使用性能，避免公路在后續(xù)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中發(fā)生較多病害，不斷減少返工次數(shù)。對(duì)于技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，要綜合考慮公路工程項(xiàng)目所在地區(qū)的環(huán)境條件，若項(xiàng)目位于嚴(yán)寒地區(qū)，為了確保公路結(jié)構(gòu)自身的耐久性符合規(guī)定要求，可以適當(dāng)提升混凝土水膠比，適當(dāng)減少水泥使用量，不斷提升公路工程結(jié)構(gòu)的耐久性與安全性。

2 混凝土配比原材料種類(lèi)分析

2.1 水泥

就混凝土而言，水泥是最為理想的膠凝材料，不同的工程中其對(duì)物理、化學(xué)指標(biāo)的要求也不同，要根據(jù)施工項(xiàng)目匹配適合的水泥型號(hào)。為有效控制混凝土質(zhì)量，應(yīng)優(yōu)化施工選材，選擇耐久性較高的水泥，其強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)高于32.5MPa，并在使用前進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)，不同廠家生產(chǎn)水泥不得混用。例如，某路段施工治理項(xiàng)目對(duì)于水泥特性有著質(zhì)量要求，需要按照項(xiàng)目施工進(jìn)程進(jìn)行水泥原材料測(cè)定，并保證其測(cè)試結(jié)果滿足 P·O42.5水泥的質(zhì)量要求。

2.2 骨料

骨料方面，常規(guī)混凝土的骨料主要分為粗骨料與細(xì)骨料兩種，選擇耐久性好的粗骨料能夠有效提高混凝土強(qiáng)度，其粒徑應(yīng)小于15mm。應(yīng)選擇質(zhì)地較為堅(jiān)硬，且內(nèi)部潔凈的粗骨料，其細(xì)度模數(shù)要達(dá)到2.5以上[2]。骨料是混凝土的重要組成部分，其直接關(guān)系著混凝土的質(zhì)量，現(xiàn)階段常采用粗骨料進(jìn)行混凝土制作，其分為碎石與卵石兩種形態(tài)，其中碎石是指巖石經(jīng)過(guò)加工處理后產(chǎn)物，而卵石則是指天然卵礫石。

2.3 外加劑

混凝土拌和期間需要加入適量外加劑，其作用是提高混凝土的使用性能，并根據(jù)不同工程項(xiàng)目匹配不同的外加劑類(lèi)型，以及外加劑適用摻量。有效提高建筑施工質(zhì)量的同時(shí)，適當(dāng)調(diào)整增粘劑的用量，有效降低噴射過(guò)程中的回彈量和粉塵。此外，在工程項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)，其所使用的外加劑應(yīng)在使用保質(zhì)期限內(nèi)，并按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行處理。

2.4 速凝劑

速凝劑是一種有效減少混凝土配比時(shí)間的物質(zhì)，實(shí)際施工環(huán)節(jié)要考慮到速凝劑自身是否對(duì)人體有危害，選擇影響效果最小，且滿足施工需求的速凝劑。常規(guī)速凝劑的初凝時(shí)間要小于5min，其終凝時(shí)間要小于10min，且用量要控制在水泥劑量的5%左右，完善速凝劑存儲(chǔ)工作，避免出現(xiàn)速凝劑受潮情況。

3 基準(zhǔn)配合比

3.1 添加劑的選擇和添加

除三、四級(jí)公路工程需要對(duì)路面進(jìn)行真空脫水外，其他級(jí)別的公路工程，無(wú)論是路面還是橋面，都必須摻入外加劑，最好根據(jù)水泥種類(lèi)的要求，通過(guò)試驗(yàn)混合確定和靈活性。補(bǔ)充劑的類(lèi)型和劑量。

3.2 試驗(yàn)混合物試驗(yàn)

首先用經(jīng)驗(yàn)公式估算混合比，然后檢驗(yàn)混合料是否能滿足規(guī)范要求?；旌衔锉仨毦哂辛己玫目杉庸ば?，檢測(cè)項(xiàng)目主要是含氣量和落差。如果混合料的和易性和含氣量不符合要求，則應(yīng)在水灰比恒定的基礎(chǔ)上調(diào)整砂比、耗水量和雜質(zhì)含量。經(jīng)計(jì)算，鋼纖維體積比、用水量與符合耐久性和抗彎強(qiáng)度要求的粉煤灰實(shí)際摻量比例，未經(jīng)批準(zhǔn)不得變更。技術(shù)人員需要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)公式，準(zhǔn)確估算出混凝土配合比，并重點(diǎn)檢驗(yàn)混凝土拌合物的各項(xiàng)性能是否滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求，拌合物需要具備較好的工作性能，并檢驗(yàn)混凝土的含氣量和坍落度。若混凝土拌合物的含氣量和工作性能不滿足規(guī)定要求，技術(shù)人員需要在保持水灰比不變的前提下，適當(dāng)調(diào)整砂率與涌水量，包括外加劑的實(shí)際摻加量。

3.3 調(diào)整混凝土容重和含氣量

根據(jù)密度法計(jì)算確定的混合比，需要測(cè)量按此混合比混合的混合物的體積密度，然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果相應(yīng)地調(diào)整混合比。在調(diào)整過(guò)程中，如果水灰比增加，則水泥用量不能減少。調(diào)整完成后，必須重新測(cè)試混合物的容重，容重偏差不得超過(guò)±2.5%。當(dāng)采用體積法和密度法確定混合比時(shí)，需要按此混合比測(cè)量混合后的混合物中的氣體含量，氣體含量的偏差可通過(guò)實(shí)測(cè)確定，滿足以下要求[3]。如果不符合要求，則必須調(diào)整進(jìn)氣量，直至符合要求，當(dāng)混凝土路面無(wú)抗凍要求時(shí)。

如果技術(shù)人員采取體積法和密度法結(jié)合方式確定混凝土配合比，要結(jié)合具體的配合比要求，重點(diǎn)檢測(cè)各類(lèi)拌合物的含氣量，并采取實(shí)際測(cè)量的方式，對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)測(cè)，若拌合物的含氣量不滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求，技術(shù)人員還要適當(dāng)調(diào)整混凝土拌合物引氣劑摻加量，一直到滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求為止。

若混凝土集料最大粒徑為19.0mm，則含氣量要保持在3.0%～5.0%范圍內(nèi)；若混凝土集料最大粒徑為26.5mm，則含氣量要保持在2.5%～4.5%范圍內(nèi)；若混凝土集料最大粒徑為31.5mm，則含氣量要保持在2.0%～4.0%范圍內(nèi)。當(dāng)混凝土路面提出了抗凍性要求時(shí)，若混凝土集料最大粒徑為19.0mm，則含氣量要保持在4.5%～5.5%范圍內(nèi)；若混凝土集料最大粒徑為26.5mm，則含氣量要保持在4.0%～5.0%范圍內(nèi)；若混凝土集料最大粒徑為31.5mm，則含氣量要保持在3.5%～4.5%范圍內(nèi)。當(dāng)混凝土路面提出抗鹽凍要求時(shí)，若混凝土集料最大粒徑為19.0mm，則含氣量要保持在5.5%～6.5%范圍內(nèi)；若混凝土集料最大粒徑為26.5mm，則含氣量要保持在5.0%～6.0%范圍內(nèi)；若混凝土集料最大粒徑為31.5mm，則含氣量要保持在4.5%～5.5%范圍內(nèi)。

3.4 強(qiáng)度和耐久性的回顧

一旦實(shí)際測(cè)試確定混合物的性能滿足要求，則按照標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行測(cè)試和健康維護(hù)。同時(shí)選取水灰比為中心，水灰比在0.02范圍內(nèi)增減；改變，以選擇水泥用量為中心，在15～20公斤/立方米范圍內(nèi)增加或減少水泥用量。對(duì)于鋼纖維混凝土，應(yīng)以鋼纖維實(shí)際用量的選擇為中心，鋼纖維實(shí)際用量應(yīng)增加或減少0.2%。根據(jù)上述要求，制作各種試樣，包括抗彎強(qiáng)度試樣、抗壓強(qiáng)度試樣、抗凍試樣、耐磨試樣和收縮試樣，用于測(cè)試和測(cè)定混凝土的性能[4]。針對(duì)鋼纖維混凝土材料，通過(guò)合理控制鋼纖維的實(shí)際摻加量，并以此作為重點(diǎn)控制內(nèi)容，按0.2%幅度適當(dāng)增減鋼纖維的摻加量。通過(guò)按照上述要求制作各類(lèi)試件，并開(kāi)展強(qiáng)度與耐久性試驗(yàn)，能夠幫助技術(shù)人員準(zhǔn)確判斷出混凝土試件強(qiáng)度與耐久性是否滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而更好的了解混凝土試件的各項(xiàng)性能。

3.5 查看混合比

施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室將根據(jù)滿足上述所有要求的結(jié)果確定混合比，同時(shí)向監(jiān)理和施工方提交報(bào)告以供核實(shí)。如果能滿足要求，將作為混合物的參考比例。

4 實(shí)驗(yàn)室試拌配合比與現(xiàn)場(chǎng)配合比試驗(yàn)分析

4.1 實(shí)驗(yàn)室試拌配合比

公路工程混凝土實(shí)驗(yàn)室配合比通常在攪拌樓內(nèi)部開(kāi)展檢驗(yàn)工作，主要以料場(chǎng)內(nèi)部的砂石材料參數(shù)作為依據(jù)，通過(guò)有效調(diào)整外加劑的摻量和用水量，包括砂率，能夠避免材料水灰比出現(xiàn)變化，同時(shí)，科學(xué)控制鋼纖維體積率和水泥劑量。確保各項(xiàng)材料性能符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求之后，方可開(kāi)展混凝土試拌配合比工作，確定出最佳配合比之后，將最終的結(jié)果上交監(jiān)理單位進(jìn)行嚴(yán)格審核，審核達(dá)標(biāo)后方可簽認(rèn)。

得到實(shí)驗(yàn)室配合比后，技術(shù)人員在具體施工之前，需要在大規(guī)模攪拌樓內(nèi)部深入開(kāi)展試拌試驗(yàn)，若檢驗(yàn)數(shù)據(jù)符合規(guī)定要求，則此配合比能夠直接應(yīng)用到實(shí)際施工當(dāng)中。若攪拌機(jī)的規(guī)模比較小，可以采取此種方法，若攪拌樓規(guī)模較大，仍然采取此種方法，會(huì)影響材料的強(qiáng)度與耐久性，因?yàn)閿嚢铇堑娜莘e不同，故需要采取不同的攪拌方式[5]。結(jié)合有關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求能夠得知，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部采取單臥軸式攪拌機(jī)，大規(guī)模攪拌樓主要采用雙窩軸式攪拌機(jī)，如果室內(nèi)拌和效果較差，技術(shù)人員可適當(dāng)延長(zhǎng)混合料的拌和時(shí)間。若采用大型拌合樓，為了滿足實(shí)際的施工產(chǎn)量需求，混合料的拌和時(shí)間由計(jì)算機(jī)精確計(jì)算得來(lái)，技術(shù)人員嚴(yán)禁擅自改動(dòng)，從而確保拌合物的容重符合規(guī)定要求。另外，因?yàn)楦黜?xiàng)原材料的含水量和潔凈度均可能會(huì)出現(xiàn)變異，使得砂石料配量受到一定影響，所以，在實(shí)際攪拌過(guò)程當(dāng)中，開(kāi)展試拌試驗(yàn)特別重要。在攪拌樓內(nèi)部進(jìn)行試拌，需要按照上述要求，分成多個(gè)階段獨(dú)立開(kāi)展，準(zhǔn)備好攤鋪機(jī)之后，方可開(kāi)展后續(xù)試驗(yàn)。試拌結(jié)束后，技術(shù)人員還要科學(xué)調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，并在試驗(yàn)段中開(kāi)展試鋪施工。若采取此種模式，技術(shù)人員無(wú)需調(diào)整混合料的加水量，而且可以準(zhǔn)確判斷出公路公路路面的各項(xiàng)施工指標(biāo)是否滿足規(guī)定要求。

測(cè)試混合比實(shí)驗(yàn)室的混合比應(yīng)在混合樓進(jìn)行檢查。同時(shí)，根據(jù)堆場(chǎng)砂石料的不同參數(shù)，調(diào)整外加劑、耗水量和砂比。調(diào)整程序，水灰比不得改變，鋼纖維體積和水泥用量不得減少。確定其滿足和易性、耐久性和強(qiáng)度要求后，即可確定試驗(yàn)混合物的配比。獲得該混合比后，必須經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)站的檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可簽字認(rèn)可。一旦達(dá)到內(nèi)部混合比，在開(kāi)始道路施工之前，需要在大型混合建筑中進(jìn)一步試混合和檢查。檢驗(yàn)合格后，可直接使用配比進(jìn)行施工。這樣做的原因是室內(nèi)只能使用小型攪拌機(jī)。與大型混合機(jī)相比，體積會(huì)有較大的差異，會(huì)影響加水量，混合的方法也有一定的差異。

根據(jù)相關(guān)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)使用單臥軸攪拌機(jī)，而大型攪拌機(jī)主要是雙承插軸。在室內(nèi)攪拌時(shí)，如果攪拌不好，可相應(yīng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間。滿足生產(chǎn)要求，混凝土攪拌時(shí)間由計(jì)算機(jī)確定。未經(jīng)授權(quán)的更改將對(duì)混合物的堆積密度產(chǎn)生重大影響；此外，原料的純度和含水量可以變化，加水量和砂石料的用量也可以變化。含水量對(duì)砂石料純度的影響影響強(qiáng)度、收縮率和混合物的耐久性?；诖耍陂_(kāi)始試運(yùn)行之前，在攪拌機(jī)中進(jìn)行試攪拌是非常重要和必要的。在攪拌樓內(nèi)進(jìn)行的試拌可根據(jù)上述要求和試鋪分幾個(gè)階段獨(dú)立進(jìn)行。整理器準(zhǔn)備妥當(dāng)后，即可與測(cè)試部分一起進(jìn)行。試拌完成并調(diào)整好各項(xiàng)參數(shù)后，即可在試料段進(jìn)行試鋪施工。這樣無(wú)需調(diào)整加水量，即可判斷路面指標(biāo)是否滿足要求。

4.2 公路工程施工現(xiàn)場(chǎng)配合比

因?yàn)楣饭こ淌┕ぷ鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)部不同類(lèi)型原材料含水量和含泥量均會(huì)發(fā)生一定變化，故技術(shù)人員需要科學(xué)控制混合料內(nèi)部水泥劑量，禁止擅自減少水泥使用量[6]。一般來(lái)講，混合料的水灰比不宜變動(dòng)。針對(duì)砂石材料，如論其含水量和含泥量出現(xiàn)怎樣的變化，水泥劑量必須保持不變，若條件允許，可以適當(dāng)增加水泥劑量，但是嚴(yán)禁減小水泥劑量。在公路工程施工期間，若外界天氣突然降雨，在停雨之后，技術(shù)人員需要有效調(diào)整混合料加水量，在保證水灰比不變的前提下，準(zhǔn)確稱(chēng)取出砂石料的重量，并進(jìn)行有效調(diào)整，嚴(yán)禁變更其余參數(shù)，確?；炷两Y(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求，不斷提高公路工程混凝土結(jié)構(gòu)的安全性與可靠性。由于現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)不同原料中水分和污泥含量的變化，水泥用量應(yīng)比試拌確定的配合比高5～10kg/m3，不能同時(shí)減少。一般情況下，水與水泥的比例可以保持不變，不能增加。對(duì)于砂石，無(wú)論含水量和污泥含量如何變化，水泥用量必須保持不變，必要時(shí)可略增加，但切不可減少。污泥含量低時(shí)，推薦使用低值，污泥含量高時(shí)，推薦使用高值。在攪拌站完成試拌和調(diào)整混凝土配合比，施工時(shí)需根據(jù)季節(jié)、溫度和運(yùn)輸距離等情況相應(yīng)調(diào)整外加劑的摻量，保證混凝土始終落下。如施工中突然下雨，需在下雨后調(diào)整加水量。在保持水灰比不變的基礎(chǔ)上，需要相應(yīng)地調(diào)整砂石的稱(chēng)量。其他參數(shù)一般不允許更改。為避免混凝土和易性發(fā)生變化，混凝土始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。雨后調(diào)整水量和稱(chēng)重砂石時(shí)，如果按照規(guī)范要求用砂石覆蓋，原則上不需要。但是，在實(shí)際情況下，通常不可能覆蓋砂石材料，當(dāng)含水量較高時(shí)，檢測(cè)探頭會(huì)覆蓋濕砂。實(shí)際測(cè)量結(jié)果遠(yuǎn)高于實(shí)際情況。微調(diào)功能是適應(yīng)施工過(guò)程中溫度變化引起的蒸發(fā)量變化，由有經(jīng)驗(yàn)的操作人員進(jìn)行特殊操作。在微調(diào)過(guò)程中，要保持水灰比不變，根據(jù)砂石的實(shí)際含水量調(diào)整加水量，根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整砂石的稱(chēng)量。施工中使用的混合比必須通過(guò)試驗(yàn)段的施工進(jìn)行檢查。一旦測(cè)試確定可以滿足混合比例，在建和監(jiān)理方將給予批準(zhǔn)。經(jīng)批準(zhǔn)后，可用于施工過(guò)程。以上列出了施工單位實(shí)施監(jiān)督質(zhì)量控制的主要監(jiān)督建設(shè)環(huán)節(jié)，配比不合格的，不得用于施工。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)公路工程建設(shè)中常用的混凝土路面，對(duì)路用混凝土的基準(zhǔn)配合比、試拌配合比及現(xiàn)場(chǎng)配合比的要求及試驗(yàn)進(jìn)行深入分析，旨在保證配合比的合理性與可行性，為后續(xù)的混凝土路面施工創(chuàng)造良好條件。