公路工程中混凝土配合比的試驗(yàn)方式解析

周曉斌

摘要 混凝土屬于公路工程的主要建設(shè)材料之一，配制是否合理能夠?qū)こ探ㄔO(shè)質(zhì)量產(chǎn)生決定性影響，為進(jìn)一步提高公路工程建設(shè)成效，文章以某公路工程為例，先簡(jiǎn)要介紹了混凝土配合比及其組成材料，基于此分別從配合比基本設(shè)計(jì)條件、配合比設(shè)計(jì)步驟、強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)，以及現(xiàn)場(chǎng)配合比調(diào)整等多個(gè)方面針對(duì)混凝土配合比的試驗(yàn)方式作出了深入探討，從而提高混凝土配制質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 公路工程；混凝土配合比；質(zhì)量安全；試驗(yàn)

中圖分類號(hào) U415.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2024）08-0143-03

0 引言

公路工程在方便人們出行的同時(shí)，也促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，在開(kāi)展公路工程建設(shè)活動(dòng)時(shí)，要對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量給予高度重視，而混凝土配合比是否科學(xué)是影響工程建設(shè)質(zhì)量的一個(gè)主要因素。因此，有必要對(duì)公路工程混凝土配合比試驗(yàn)方式作出深入研究，從而提高配合比設(shè)計(jì)水平，確?；炷僚渲品瞎こ探ㄔO(shè)標(biāo)準(zhǔn)和要求，持續(xù)提高工程建設(shè)成效。

1 混凝土組成材料及配合比概述

1.1 組成材料

現(xiàn)階段，公路工程所用混凝土的組成材料一般包括粗細(xì)骨料（見(jiàn)圖1）以及水泥、摻合料、水和各類外加劑等多種材料。在實(shí)際開(kāi)展混凝土配合比工作時(shí)，相關(guān)設(shè)計(jì)人員要對(duì)一系列原材料的性質(zhì)特點(diǎn)作出充分了解和掌握，再結(jié)合公路工程建設(shè)強(qiáng)度要求，科學(xué)合理地計(jì)算配合比，在此基礎(chǔ)上通過(guò)落實(shí)好試配工作，獲取最適宜的配合比，從而達(dá)到提高工程建設(shè)質(zhì)量的目的。

圖1 粗細(xì)骨料

1.2 配合比

公路工程的混凝土配合比主要指的是公路工程建設(shè)所用混凝土中一系列組成材料之間的比例關(guān)系，合理地選定混凝土配合比屬于公路工程施工建設(shè)階段極為重要的一項(xiàng)工作，能夠?qū)饭こ淌┕ぷ鳂I(yè)的順利開(kāi)展、施工質(zhì)量以及工程建設(shè)成本等產(chǎn)生直接影響。此外，通過(guò)落實(shí)混凝土的配合比試驗(yàn)工作，可以大幅度提升公路工程的使用性能，防止公路工程在投入使用后出現(xiàn)較多或較嚴(yán)重的病害問(wèn)題，在保證行車安全的同時(shí)，有助于降低返工率，節(jié)省維修保養(yǎng)成本。而在開(kāi)展混凝土配合比的設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要遵循以下幾個(gè)基本原則：①拌和物本身的和易性符合施工要求；②強(qiáng)度方面符合工程建設(shè)要求；③混凝土具備良好的耐久性；④在滿足上述要求的前提下減少成本，提升工程建設(shè)效益[1]。

2 案例介紹

案例工程為國(guó)內(nèi)某市某公路工程建設(shè)項(xiàng)目，整體全長(zhǎng)約為8.3 km，屬于一級(jí)公路，采用雙向4車道設(shè)計(jì)模式，車速為60 km/h。該工程施工建設(shè)內(nèi)容相對(duì)較多，其中橋梁工程3座，整體長(zhǎng)度達(dá)到了1 127.5 m；涵洞及通道工程約為20座，同時(shí)還涉及1座隧道工程，長(zhǎng)度約為845.5 m。該工程采用普通水泥混凝土開(kāi)展建設(shè)活動(dòng)，主要涉及C50、C40、C35、C30、C25、C20等多種類型的水泥混凝土。為保證工程建設(shè)質(zhì)量，施工單位對(duì)混凝土配合比設(shè)計(jì)提出了嚴(yán)格要求，采取多種方式開(kāi)展了試驗(yàn)分析工作，取得了良好的控制成效，因此以該工程為例針對(duì)混凝土配合比試驗(yàn)方式作出深入分析和探討。

3 公路工程中混凝土配合比的試驗(yàn)方式探究

由于案例工程所用水泥混凝土類型眾多，所以主要以C25水泥混凝土為例，針對(duì)公路工程混凝土配合比試驗(yàn)方式作出分析和探討。具體如下：

3.1 基本設(shè)計(jì)條件

案例工程混凝土配合比基本設(shè)計(jì)條件主要如表1所示。

3.2 配合比設(shè)計(jì)步驟

案例工程混凝土配合比設(shè)計(jì)步驟主要包括以下環(huán)節(jié)：

（1）配合比計(jì)算。在開(kāi)展配合比計(jì)算活動(dòng)時(shí)，需要結(jié)合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求開(kāi)展配合比計(jì)算工作：

①試配強(qiáng)度計(jì)算（fcu，0）：計(jì)算公式為fcu，0=fcu，k+1.645σ，其中σ主要取6.0 MPa，最終算得fcu，0=25+1.645×6=34.87 MPa。

②水膠比計(jì)算：W/B=aa·fb/fcu，0+aa·ab·fb，其中采用碎石主要為aa=0.53、ab=0.20，fb=42.5×1.1=46.75，最終可算得水膠比為0.62。

（2）結(jié)合施工條件還有碎石最大粒徑等，決定單位用水量設(shè)定為235 kg，對(duì)于外加劑減水率設(shè)定為20%[2]。針對(duì)調(diào)整用水量，經(jīng)過(guò)計(jì)算最終設(shè)定為mwo=235×（1?20%）=188 kg。

（3）對(duì)于水泥用量采用公式mco=mwo/W/B=188/0.62≈303 kg>280 kg，算得mco=303 kg，符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范當(dāng)中明確提出的最小凝膠材料實(shí)際用量方面的要求。對(duì)于外加劑實(shí)際摻量設(shè)定為1%，最終用量為303×0.01=3.03。

（4）結(jié)合設(shè)計(jì)坍落度將砂率設(shè)定為βS=42%，同時(shí)將水用量設(shè)定為188 kg。

（5）依照質(zhì)量法開(kāi)展每立方米當(dāng)中的混凝土粗細(xì)集料各自用量，對(duì)于水泥混凝土密度主要假設(shè)為2 400 kg/m3，最終可算得碎石用量為1 105 kg/m3，砂子用量為801 kg/m3。

通過(guò)上述計(jì)算能夠獲取到實(shí)驗(yàn)室初步配合比，即水泥∶砂∶碎石∶水∶外加劑=303 kg/m3∶801 kg/m3∶1 105 kg/m3∶188 kg/m3∶3.03 kg/m3，設(shè)定為A組。

3.3 做好容重及含氣量調(diào)整工作

在有效完成配合比設(shè)計(jì)工作后，需要將其設(shè)定為基準(zhǔn)配合比，再依照這一配合比合理配置各類材料并開(kāi)展拌和工作，最終對(duì)混凝土合理開(kāi)展容重測(cè)算，再依據(jù)測(cè)算結(jié)果做好配比調(diào)整工作，其間如果水灰比出現(xiàn)了提升問(wèn)題，應(yīng)嚴(yán)禁減少水泥實(shí)際用量。在此基礎(chǔ)上實(shí)施復(fù)測(cè)，直至將容重最大允許偏差保持在±2.0%[3]。在開(kāi)展配比確定工作時(shí)如果選用的是體積法和密度法，相關(guān)工作人員還需要對(duì)拌和完成的混凝土做好含氣量方面的測(cè)算活動(dòng)，以此確保含氣量必須滿足以下要求，否則需要合理地開(kāi)展引氣劑實(shí)際用量調(diào)整工作，直至其最終測(cè)值滿足相關(guān)要求。

（1）如果工程對(duì)混凝土沒(méi)有提出抗凍性要求，并且實(shí)際選用集料粒徑接近19 mm，需要將含氣量保持于4.5%左右；若是粒徑已經(jīng)接近26.5 mm，則需要保持在2.5%～4.5%左右；若實(shí)際粒徑接近31.5 mm，則需要保持在3%左右。

（2）如果工程建設(shè)活動(dòng)提出了具體的抗凍要求，并且實(shí)際選用集料粒徑接近19 mm，需要將含氣量保持于4%～7%左右；若是粒徑已經(jīng)接近26.5 mm，則需要保持在3.5%～7%左右；若實(shí)際粒徑接近31.5 mm，則需要保持在3.5%～6.5%左右。

（3）如果工程項(xiàng)目對(duì)抗鹽凍性能有一定要求，在上述同等粒徑下，含氣量需要分別保持于5.5%～6.5%、5.0%～6%以及4.5%～5.5%左右。

3.4 開(kāi)展強(qiáng)度檢測(cè)，明確最終配合比

案例工程在實(shí)際開(kāi)展配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)活動(dòng)時(shí)，強(qiáng)調(diào)在有效完成配合比設(shè)計(jì)工作后，必須落實(shí)好依照設(shè)計(jì)配合比制作的混凝土自身強(qiáng)度方面的檢測(cè)工作，以此進(jìn)一步開(kāi)展配合比篩選工作，從而最終選定出足夠合理適宜，能夠切實(shí)滿足工程建設(shè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求的配合比[4]，以此進(jìn)一步提高工程整體建設(shè)成效，保證道路工程能夠發(fā)揮出應(yīng)有的價(jià)值和作用。該環(huán)節(jié)案例工程的具體操作方法主要如下：在將初步配合比設(shè)定為基準(zhǔn)配合比后，需要增加以及減少3%水膠比，并且保持容重以及用水量不變，以此獲取到另外兩組配合比，即B組以及C組（如表2所示），并分別制作2組試件，開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，最終開(kāi)展強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)。最終檢測(cè)結(jié)果主要如表3所示。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，案例工程最終決定將A組作為使用配合比。在實(shí)際確定配合比時(shí)，實(shí)驗(yàn)室應(yīng)該將最終的檢測(cè)結(jié)果及有關(guān)資料作為主要依據(jù)，通知監(jiān)理等有關(guān)單位完成驗(yàn)證，在通過(guò)確認(rèn)之后，即可依照該配比開(kāi)展后續(xù)施工作業(yè)。

3.5 組織實(shí)施試拌活動(dòng)

工程實(shí)踐中試驗(yàn)室配合比主要通過(guò)組織實(shí)施試拌活動(dòng)來(lái)進(jìn)行有效確認(rèn)，案例工程主要利用攪拌樓完成該活動(dòng)。在正式試拌前需要將砂石料的相關(guān)參數(shù)充當(dāng)核心依據(jù)，合理地對(duì)砂率還有用水量等一系列材料參數(shù)實(shí)施調(diào)整[5]。需要注意的是，水灰比需要始終保持不變，對(duì)于鋼纖維材料或者是水泥實(shí)際用量等也嚴(yán)禁作出變動(dòng)。在通過(guò)反復(fù)確認(rèn)切實(shí)滿足強(qiáng)度還有耐久性等一系列要求后，施工人員便可組織實(shí)施配合比試拌活動(dòng)，通常情況下該配合比在實(shí)際確認(rèn)前現(xiàn)場(chǎng)需要有相關(guān)監(jiān)理人員進(jìn)行審核，并在確認(rèn)符合標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)要求后及時(shí)完成簽字活動(dòng)。

在有效明確室內(nèi)配合比后，還需要在組織實(shí)施路面施工活動(dòng)前，利用一些規(guī)模較大的攪拌樓再次完成相關(guān)試拌作業(yè)，通過(guò)檢驗(yàn)確認(rèn)達(dá)標(biāo)后，則可確定該配合比能夠用于工程的施工作業(yè)。這種做法的主要原因是室內(nèi)通常僅能對(duì)一些規(guī)模相對(duì)較小的攪拌機(jī)進(jìn)行運(yùn)用，與室外規(guī)模相對(duì)較大的攪拌樓相比，由于容積方面有著非常大的差距，因此容易對(duì)水量造成不利影響，并且具體的攪拌操作模式也存在比較大的差異。為保證混凝土質(zhì)量，從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求來(lái)看，案例工程室內(nèi)方面需要用到的攪拌機(jī)最終選定為單軸臥式，最終采用的室外規(guī)模相對(duì)較大的攪拌樓主要明確為雙臥軸式。在實(shí)際開(kāi)展拌和活動(dòng)期間，室內(nèi)如果未能達(dá)到理想拌和效果，可通過(guò)有效延長(zhǎng)具體拌和時(shí)間等方式作出調(diào)控，但對(duì)于室外攪拌樓而言，由于其應(yīng)保證充足產(chǎn)量供應(yīng)，因此對(duì)于具體拌和時(shí)間應(yīng)合理地通過(guò)計(jì)算機(jī)等方式作出精確計(jì)算，并且不能作出任何改動(dòng)，否則可能對(duì)混凝土容重等多個(gè)方面造成不利影響。結(jié)合工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，各類原材料本身的潔凈度等在實(shí)際開(kāi)展拌和活動(dòng)期間也可能發(fā)生不同程度變化，從而對(duì)混凝土各方面性能造成不利影響。所以案例工程強(qiáng)調(diào)在組織實(shí)施試鋪活動(dòng)前，應(yīng)嚴(yán)格依照有關(guān)要求和操作流程在攪拌樓中開(kāi)展試拌和檢驗(yàn)工作。

完成試拌作業(yè)以及參數(shù)方面的調(diào)整工作后，即可組織開(kāi)展?jié)仓┕ぃ鞔_各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足相關(guān)要求，確認(rèn)達(dá)標(biāo)后即可正式開(kāi)展施工活動(dòng)[6]。

3.6 現(xiàn)場(chǎng)配合比

開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)時(shí)，不同原材料實(shí)際含水量及含泥量等有可能出現(xiàn)變化，因此需要注意嚴(yán)禁減少水泥劑量。尤其是水灰比必須做到不能出現(xiàn)任何變化。另外在實(shí)際操作期間，砂石料方面的參數(shù)無(wú)論出現(xiàn)任何變化，比如含水量等，相應(yīng)的水泥實(shí)際用量應(yīng)做到不能出現(xiàn)任何變化，如有必要可適當(dāng)進(jìn)行略微提升，但不準(zhǔn)許出現(xiàn)減少問(wèn)題。針對(duì)通過(guò)試拌活動(dòng)進(jìn)行驗(yàn)證并作出適當(dāng)調(diào)整的相應(yīng)配合比，還有必要考慮工程所在地氣候、季節(jié)等一系列因素，適當(dāng)?shù)貙?duì)外加劑實(shí)際用量實(shí)施恰當(dāng)調(diào)控，這樣能夠促使最終制成的混凝土坍落度始終保持在適合開(kāi)展?jié)仓鳂I(yè)的良好狀態(tài)，同時(shí)還要確保波動(dòng)處于最小狀態(tài)，嚴(yán)禁開(kāi)展大幅度調(diào)整工作。

在實(shí)際開(kāi)展施工作業(yè)時(shí)，案例工程強(qiáng)調(diào)若突遇降雨，應(yīng)及時(shí)停止各項(xiàng)操作，然后在雨停后結(jié)合具體情況適當(dāng)調(diào)控加水量，如有必要還需要對(duì)砂石料具體用量實(shí)施適當(dāng)調(diào)整，但對(duì)于其他各類有關(guān)參數(shù)強(qiáng)調(diào)嚴(yán)禁實(shí)施變更活動(dòng)，以此保證混凝土工作性處于理想范圍內(nèi)，使其一直處于較為穩(wěn)定可靠的狀態(tài)[7]。

3.7 案例工程混凝土配合比試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果

案例工程C25混凝土配合比在完成設(shè)計(jì)試驗(yàn)，并且確定最佳配合比之后，組織有關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)開(kāi)展了專業(yè)化的檢測(cè)工作，最終獲取到以下檢測(cè)結(jié)果：

（1）該C25混凝土配合比確定符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

（2）最終選定配合比為水泥∶砂∶碎石∶水∶外加劑=303∶801∶1 105∶188∶3.03。

（3）混凝土設(shè)計(jì)坍落度為140～180 mm，最終實(shí)測(cè)坍落度為155 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

（4）混凝土最終實(shí)測(cè)表觀密度達(dá)到了2 420 kg/m3，與假設(shè)理論計(jì)算值2 400 kg/m3之間差的絕對(duì)值沒(méi)有超過(guò)2%。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，混凝土屬于公路工程中比較常用的一種施工材料，其配合比通常情況下能夠?qū)こ谈鹘Y(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及耐久性等產(chǎn)生決定性影響，進(jìn)而影響公路工程的使用壽命、使用安全性以及各項(xiàng)功能和價(jià)值的發(fā)揮。以國(guó)內(nèi)某市某公路工程為例，針對(duì)公路工程混凝土配合比的試驗(yàn)方式作了深入研究，經(jīng)分析驗(yàn)證具備良好可行性，能夠解決由于各種參數(shù)調(diào)控不當(dāng)、考慮不周等引發(fā)的混凝土配合比設(shè)計(jì)不合理的問(wèn)題，進(jìn)一步提高公路工程建設(shè)成效，值得推廣和借鑒。

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