摘要：路面混凝土配合比设计是影响水泥混凝土路面工程质量极其重要的因素之一。本文详细阐述了路面水泥砼配合比设计的依据、要求、参数及其计算方法。
关键词：砼配合比设计；原则；路面
路面施工中需要使用大量的混凝土，所以在其配合比设计中，虽然有着十分复杂的操作程序，但为了使路面施工质量得到保障，使其可安全通行，延长其使用寿命，在施工前，进行混凝土的配合比设计十分有必要。
一、混凝土配合比设计的基本原则
1、坚固性。坚固性是指混凝土的强度指标，由于混凝土的质量是以抗压强度指标为主要依据。影响混凝土抗压强度的因素很多，主要有以下几类：
1）水泥强度等级：其代表了水泥的活性，即在相同配合比的情况下，水泥强度等级越高，混凝土的强度等级也越高。在混凝土配合比设计中，主要从经济合理的角度来选择水泥强度等级，如果对水泥强度等级和品种没有选择的余地，只能靠在配合比设计中调整比例，掺加外加剂等综合性措施加以解决。
2）水灰比：混凝土单位体积中所用水的重量和水泥的重量比被称为水灰比。水灰比越大，混凝土的强度越低，为此，在满足和易性的前提下，混凝土用水量越少越好，这是混凝土配合比设计中的一条基本原则。
3）骨料的种类及级配：砂子、石子在混凝土中起骨架作用，因此统称骨料。砂石由石材的品种、颗粒级配、含泥量、坚固性、有害物质等指标来表示它的质量。砂石质量越好，配制的混凝土质量越好。当骨料级配良好，砂率适中时，由于组成了密实骨架，可使混凝土获得较高的强度。
4）施工条件：若施工条件较好，并有一定的管理措施时，可适当降低混凝土的坍落度；反之，如现场施工条件较差时，应适当提高混凝土的坍落度。
2、和易性。它是指在一定施工条件下，确保混凝土拌合物成分均匀，在成型过程中满足振动密实的混凝土性能。常用坍落度和维勃稠度来表示。
另外，不同类型的构件，对和易性的要求在施工验收规范中已有规定，但还要结合施工现场的设备条件和管理水平来确定。影响混凝土和易性的因素很多，但最为主要的是用水量。增加用水量，混凝土的坍落度增加，但其强度下降。因此，采用使用减水剂的方法成了改善混凝土和易性最经济合理和最有效的方法。
3、耐久性。耐久性是混凝土抵抗外来及内部被侵蚀破坏的能力，所以，施工验收规范对最大水灰比和最小泥用量都作了规定，但仅执行这些规定还不能完全满足耐久性的要求。
4、经济性。混凝土配合比的设计应在保证质量的前提下，省工省料才最为经济。水泥是混凝土中价值最高的材料，节约水泥用量是混凝土配合比设计中的一个主要目标，但必须采用合理措施达到综合性的经济指标才是行之有效的。
二、砼配合比强度
砼配合比设计时，作为目标配合比强度fc，是将砼板设计用的标准弯拉强度fcm增大ki倍（ki为增大系数或提高系数）。一般在工程开始时，预估适当的砼弯拉强度变差系数较困难，并且大部分工程的工期都在三个月以内，难以正确推定变拉强度的变差系数，因此，实际上从安全考虑，多假定较大的变差系数，针对这种情况用ki来决定配合比强度。根据砼变拉强度变差系数的实际调查结果，80％的工程砼弯拉强度变差系数为10％以下，所以采用变差系数16％较安全，故通常ki取值为1.15已足够，一般情况下提高系数值为1.10-1.15是可根据施工技术水平和工程的重要性选用。
三、砼的和易性
砼应具有与浇注方法相适应的和易性，以及具有容易达到要求的平整度和易修整性。在施工可能的条件下，砼稠密要尽量小，砼的坍落度最好选用能满足运输、卸料、摊铺、振捣等要求的可能最小值。由于砼的坍落度过大，表面浮浆多，除表面修整困难外，还增加了水泥用量，既不经济又易产生塑性裂缝和温度裂缝，但如果砼过于干硬，又不易振捣密实，砼中会残留空隙，空隙每增加1％，弯拉强度约减少4％，其结果相当于水灰比增大4％，所以，砼要有与施工方法相适应的和易性。
四、砼中的集料
为确保砼中的强度，砼中集料的质量要充分满足规范要求，即各种集料的强度、砂的含泥量、细度模数、坚固性、碎石的等级、针片状含量、有机物含量、级配等各项指标都要符合规范要求：
计算集料有量（绝对体积法）
式中：Pw为水的密度，单位为g/cm3；pc为水泥的密度，单位为g/cm3；ps为细集料的饱和面干密度，单位为g/cm3；pg为粗集料的饱和面干密度，单位为g/cm3；Sr为砂率，％。
五、砼的单位用水量
砼所需要的单位用水量随粗骨料的最大粒径，骨料的级配和形状、单位粗骨料体积、稠度、外掺剂的种类及砼的温度而不同，同时，还必须考虑因运输时间引起的稠度变化。在水灰比已确定的情况下，确定单位用水量，也就是确定砼中的水泥浆含量。通常，每立方米砼的用水量W（Kg/m3）可按下述公式确定：
碎石砼：W=104.94+3.09 hs+11.27（w/c）+0.61 Sr
砾石砼：W=86.89+3.7 hs+11.24（w/c）+1.00 Sr
式中：hs为坍落度（cm）；Sr为砂率。
砼中混合料料率的范围（％）见表1：
表1砼混合料砂率范围表单位：mm
六、水灰比
水灰比直接影响砼的耐久性，而且若砼的水灰比过大，容易产生温度裂缝和湿度裂缝。一般情况下，路面砼的最大水灰比（w/c）应符合：公路、城市道路和厂矿道路不应大于0.50，机场道路和高速公路不应大于0.46，冰冻地区冬季施工不应大于0.45。根据砼配制抗弯拉强度和水泥的实际弯拉强度代入下式得到灰水比，即可得到水灰比：
碎石砼：c/w=（fc+1.0079-0.3485 fsc）/1.5684
砾石砼：c/w=（fc+1.5492-0.4565 fsc）/1.2684
式中：fc为砼配制抗弯拉强度Mpa；fsc为水泥胶砂标准试件弯拉强度Mpa。
七、单位水泥用量
单位水泥用量应根据对砼的质量要求来决定，路面砼的水泥用量应不小于300kg/m3，一般情况下，采用425＃水泥时，水泥用量约为310～340kg/m3。采用525＃水泥时，水泥用量约为300～330kg/m3。如果按强度决定砼单位水泥用量时，必须根据强度试验；如果根据耐久性决定单位水泥用量时，必须控制水灰比的最大值。总之，单位水泥用量多不仅不经济，而且容易产生塑性裂缝、温度裂缝，所以，在达到要求质量的范围内尽量减少水泥用量十分重要。上述得到的配合比，是根据以往经验公式和参数确定的材料初步用量，它同材料的实际情况存在一定的差异，因此必须通过试验进行配合比调整，才能满足工程的使用要求。
八、结语
水泥砼路面板厚的设计是以抗弯拉强度为依据，因此，砼的配合比设计应根据设计弯拉强度、耐久性、耐磨性、抗滑性、工作性等要求和经济合理的原则选用原材料，通过试验和必要的调查，确定砼的单位体积中各种组成材料的用量。配合比设计的主要任务是选好水灰比（W/C），单位用水量和砂率几方面的参数，防止砼路面产生裂缝而影响砼的强度和使用年限。
参考文献：
[1]沈玉露.混凝土拌合物的配合比设计[J].混凝土世界，2014.
论文作者:刘玉娣
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/11/16
标签：混凝土论文; 强度论文; 水灰比论文; 水泥论文; 用量论文; 单位论文; 和易论文; 《基层建设》2018年第26期论文;