混凝土配合比范文

导语：如何才能写好一篇混凝土配合比，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】建筑；材料；混凝土；配合比；设计

在建筑领域内，结构材料是研究重点，对基础的混凝土配合比设计与优化是新型科技发展下的产物，也是提升混凝土性能的关键性环节，在以强度、耐久性能为重点的混凝土配合比设计必须以其理念和定则为指引，在实践应用中要改变传统以经验为主的半定量设计方法，优化高效减水剂和矿物掺和料为主的新型混凝土，从而全面提升混凝土拌和物的性能，确保混凝土的质量。

一、混凝土配合比设计面临的现状分析

在现代混凝土的快速发展的背景下，传统以经验为主的混凝土配合比设计理念已经不适应新时代的需求，在新的科技手段和环境中，现代建筑的混凝土结构材料使用了复合型的超塑化剂和超细矿物质掺合料，这使得混凝土的配合比设计更为复杂，主要包括：混凝土配合比指标由抗压转为了耐久性设计；掺合料的新型技术采用了粉煤灰、磨细矿渣粉和硅灰，它们影响了混凝土的力学结构和耐久性能；新型高效减水剂的广泛运用，尤其是聚羧酸减水剂的应用，降低了低水胶比混凝土的黏度，改变了混凝土的流变性能。

由上可知，混凝土的配合比设计的控制难度和复杂性都已加大，在水泥工业迅猛发展的社会环境中，水泥因其矿物组分发生了改变，水泥的强度和细度都有较大程度的提高，这不利于当前对混凝土耐久性能的要求，而新型矿物掺合料掺入混凝土中则有助于提高混凝土的耐久性能，对其强度和耐久性进行综合的提升与改善。而在现实情况下，我国却呈现出混凝土用量与矿物掺合料的供求矛盾与冲突，由于矿物掺合料的供应不及混凝土的实际用量需求，因而两者出现紧张的态势，伴之而来的则是劣质矿物掺合料的涌入，这给建筑安全生产带来了极大的质量隐患。另外，还有诸如：砂石、其他原材料资源的枯竭，也使混凝土的质量面临巨大的挑战。

总之，对混凝土配合比的设计在当前形势下显得至关重要，必须在有限的原材料供给条件下，进行综合比较、确定合理的混凝土配合比设计，以保证混凝土的用量需求。

二、混凝土配合比设计的理论及定则阐述

我们要明晰混凝土配合比设计的概念，它是指对相关原材料进行组分设计，而达到混凝土的强度和耐久性、工作性能要求的设计。首先，混凝土配合比的强度要求是当前主要的应用要求，在对混凝土进行配合比的设计中要注重胶凝材料组分和水胶比，才能提升混凝土的抗压强度；其次，混凝土的耐久性能也在逐渐成为当前混凝土配合比设计的关注焦点，实践证明 ，混凝土结构极易受到外来的有害介质的侵蚀，因此，必须在对混凝土配合比设计之时，首要一点即是对其渗透性能进行控制，对混凝土的密实度进行主要设计控制分析。

在多年的实践经验之中，对于混凝土配合比设计的研究积累了相当的资料，下面进行混凝土配合比设计的四项定则阐述：

1、灰水比定则。混凝土灰水比的大小与混凝土的强度和密实度密切相联，需要在混凝土配合比设计中加以重点关注。

2、混凝土密实体积定则。混凝土的内在骨架由砂石等构成，在砂石进行堆积的过程中必然会产生空隙，这时，需要用浆体对砂石当中的空隙进行填充，这样，混凝土之中的砂、石、水、胶凝材料混合在一起，聚合为混凝土的总体积，这一绝对体积即可成为混凝土配合比设计的基础性依据。

3、最小单位加水量或最小胶凝材料用量定则。混凝土需要硬化保持其稳定性，就必须在原材料和灰水比固定的前提下，进行浆体最小数量的设计控制，以满足混凝土混合比设计的经济性目标。

4、最小水泥用量定则。混凝土在早期阶段，要进行胶凝材料的最小用量选择，这样可以降低混凝土的水化过程，提升其抗侵蚀的性能。

三、混凝土配合比设计方法探讨

1、混凝土配合比设计之前要充分考虑的问题

对于混凝土配合比的设计，在设计之前要做好三个方面的准备：其一，要对混凝土原材料进行能力和质量的评估和了解。由于我国原材料资源呈现枯竭和供不应求的态势，因而，原材料的供应的质量水准不一，在进行混凝土配合比设计之前要对自身的实际状况进行“量体裁衣”式的估算。其二，混凝土使用的环境也是进行其配合比设计的考虑因素之一，由于混凝土使用部位的不同，结构布置也不同，因而要对混凝土的材料进行合理的选择。其三，建筑企业的自身生产状况和机械设备水平也是混凝土配合比设计要考虑的因素，建筑企业是否有能力进行混凝土配合比设计方案的实施、是否有足够的机械设备如：下料斗等，这些都涉及到混凝土配合比设计的方法应用。

2、混凝土配合比设计过程要有针对性。

由于建筑工程有不同的特点，因而混凝土的工程应用也体现在不同的部位和环境之中，为了达到混凝土配合比设计的合理化设计要求，要进行有针对性的设计。例如：在对一些承重部位结构的设计，如：桩基、桥墩、承重柱等，就要适当地提高混凝土配合比设计的等级，以保证建筑结构的稳定和可靠性能；而对于一些不具有承重功能的大型结构混凝土应用部位，如：地下室底板、承台等，就在保证其部位基础功能满足的前提下，进行胶凝材料用量的节约。

3、混凝土配合比设计要进行灵活的调整

由于新型材料减水剂的加入，混凝土配合比原材料的成本有所提高，在进行混凝土配合比设计时，要进行水胶比、用水量、胶凝材料、矿物掺合物、减水剂等的综合考虑，不能一味地控制昂贵原材料：减水剂的用量，这样会导致建筑工程质量的下降，必须依据实际建筑情况，进行统筹的考虑，灵活的调整。

4、采用振实密度法进行混凝土配合比设计。

混凝土在实践应用中必须有良好的粘弹性能，因此对于其配合比设计过程中要采用振实密度的方法，使混凝土中的石子与砂浆在混凝土总体积中占有适宜的比例，不会产生机械咬合作用；同时，混凝土浆体的粘度要适中，粘度过大或者过小，都会影响混凝土的质量，影响施工。

5、混凝土配合比设计还要关注砂浆和浆体的拨开系数。

混凝土结构是一个体积庞大的密实体，设总体积为1，砂浆体积为石子空隙体积的A倍（A即为砂浆拨开系数），水泥浆的体积是砂子空隙的B倍（B为净浆的拨开系数），在这个系数条件之下，采用混凝土配合比设计的体积模型计算方法。

四、结束语

在现代化建筑工程结构之中，混凝土的高性能化应用对混凝土的质量提出了更高的要求，这主要表现在混凝土不但要达到规定的工作性和强度要求，还要达到结构设计的使用寿命的抗裂性和耐久性要求。这对于混凝土配合比设计而言，是一个更为复杂而系统的课题，需要运用相关设计理论方法，以保证混凝土工作性能为前提，进行全面的统筹考虑，灵活的把握。

参考文献：

[1]沈嫣秋.粗集料强度对混凝土力学性能的影响[J].低温建筑技术.2012（06）

[2]武俊宇，武俊慧，聂法智，朴春爱.利用矿山废石制备自密实混凝土及其工程应用[J].混凝土.2011（09）

[3]成振林，王小东.粗骨料对混凝土性能的影响[J].混凝土与水泥制品.2012（06）

[4]王林，王栋民.关于当代混凝土配合比设计方法的探讨[J].新型建筑材料.2012（05）

[5]廉慧珍.评《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）――兼谈如何认识和编制及使用技术标准和规范[J].混凝土世界.2012（03）

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关键词：沥青混凝土，配合比，设计

Abstract: describes the asphalt concrete material requirements of each component, selection, and asphalt concrete proportioning design method.

Keywords: asphalt concrete, mix, design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

沥青混凝土是有一定比例的各种粗、细集料、填充料（矿粉）、胶结料（沥青）组成，是一种弹-塑-粘性材料，具有良好的力学性能。

沥青混凝土路面施工快捷，能及时开放交通，可分期改造和再生利用，经济耐久；路面平整且有一定的粗糙度、较好的抗滑性，能减震降噪，舒适性较高，行车比较安全等优点，越来越在公路路面中占主导地位，这就给沥青混凝土路面的使用性能提出了更高的要求。影响沥青混凝土面层使用性能的重要因素是沥青混凝土配合比，原材料及各种材料的级配好坏又直接影响到配合比的使用。

沥青混凝土各组成材料的选取。

沥青混凝土路面建设过程中，材料起着至关重要的作用，要保证工程质量，必须对工程材料进行严格的选择和检验，防止因使用不符合要求的材料而造成损失的情况发生。

1.1、选材原则：经济性好，结合环保因地制宜，同时必须满足《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004(简称《规范》)及《公路沥青路面设计规范》JTG D50-2006的相关要求。

1.2、沥青：在道路工程中，主要应用道路石油沥青。沥青路面的沥青标号宜按照公路等级、气候条件、交通条件、路面类型及在结构层中的层位及受力特点、施工方法等。对高速公路、一级公路，夏季温度高、高温持续时间长、重载交通、山区及丘陵区上坡路段、服务区、停车场的等行车速度慢得路段尤其是汽车荷载剪应力的层次，宜采用稠度大、60℃粘度大的沥青；对温度日温差、年温差大的地区宜注意选用针入度指数大的沥青。所选用的沥青应符合《规范》规定技术要求。

1.3、粗集料：沥青混凝土用粗集料应洁净、干燥、表面粗糙，质量符合《规范》规定的技术要求。集料在进入拌和机前，需经200℃以上的高温，有些常用的石料，如花岗岩、玄武岩、石灰岩等，都有可能发生质量的变化，对于这些集料，最好对其烘后质量进行测定。在集料的各项技术指标中，视密度和吸水率是集料的综合指标，石质坚硬致密，吸水率小的集料比较耐磨、耐久性好；但是不是说集料密度越大越好，集料表面必须粗糙，而过分致密的集料破碎面可能比较光滑，缺乏粗糙的凹凸表面，不能吸附较多的沥青结合料，使沥青膜的厚度变薄，又影响混合料的耐久性。粗集料与沥青的粘附性、磨光值也要满足《规范》的规定技术要求。所以集料的多种性质需要均衡考虑。

1.4、细集料：沥青路面的细集料包括天然砂、机制砂、石屑，要求洁净、干燥、无风化、无杂质、并有适当的颗粒级配，其质量应符合《规范》规定的技术要求。细集料的质量要求中最重要的是洁净，对于不同的细集料规范采用了不同的指标，分别使用0.075mm通过率、砂当量、亚甲蓝试验进行测定。

1.5、填料（矿粉）：沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。矿粉应干燥、洁净，能自由的从矿粉仓流出，其质量应符合《规范》规定的技术要求。矿粉在沥青混合料中起到重要的作用，要适量，少了不足以形成足够的比表面吸附沥青，矿粉过多又会使胶泥成团，致使路面离析，造成不良后果。

二、沥青混凝土配合比：

沥青混凝土配合比分三个阶段，目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段、生产配合比验证阶段。这三个阶段配合比设计是一个完整的整体，必须通过设计找到一个平衡点，材料、性能、经济各方面都很满意，然后得出一个标准配合比，方可在生产中使用。

（一）目标配合比设计阶段：确定矿料的最大粒径、级配类型及最佳沥青用量。

1、确定矿料的级配类型。选择合适的沥青混合料级配类型是确保沥青混凝土路面面层质量的前提。沥青混合料的矿料级配应符合工程设计规定的级配范围。密级配沥青混合料宜根据公路等级、气候及交通条件根据《规范》确定采用粗型（C型）或细型（F型）的混合料。对夏季温度高、高温持续时间长，重交通多的路段，宜选用粗型密级配沥青混合料（AC-C型），并取较高的设计空隙率；对冬季温度低，且低温持续时间长的地区，或者重载交通较少的路段，宜选用细型密级配沥青混合料（AC-F型），并取较低的设计空隙率；沥青面层集料的最大粒径宜从上至下逐渐增大，并应与压实层厚度向匹配，沥青面层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5-3倍，以减少离析，便于压实。

2、确定最佳沥青用量。

根据设计文件结构层的要求，选取相应的合格材料，先进行矿料级配计算，找出最佳状态下的矿料级配。通常情况下，合成级配曲线宜尽量接近工程设计级配中值，为确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温开裂性的需要，配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少0.6mm以下部分细粉的用量，使中等粒径集料较多，形成S型级配曲线，并取中等或偏高水平的设计空隙率。

现行《规范》中通过马歇尔试验进行最佳沥青用量的确定。根据以往经验确定一个最佳沥青用量，按一定的间隔（通常为0.5%）取5个或5个以上不同的油石比，分别成型马歇尔试件，进行马歇尔试验，测定稳定度及流值，计算空隙率、密度、饱和度，最终确定配合比的最佳沥青用量，然后根据确定的最佳沥青用量制件进行高温稳定性、水稳定性和低温抗裂性能检验。根据验证结果，若达不到相关要求，则应另选材料、调整级配，或采取其他措施重做试验，直到符合要求，以此作为目标配合比，供拌和机确定各冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。

（二）生产配合比设计阶段：对于间歇式拌和机，目标配合比确定后，矿料按目标配合比设计的比例由冷料仓进入热料仓，通过二次筛分，确定各热料仓的配合比，供拌和机控制室使用。同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡。用热拌和料进行马歇尔试验，采用目标配合比确定的最佳沥青用量的±0.3%等3个沥青用量进行试验，按照与目标配合比相同的方法确定最佳沥青用量，所得结果为生产配合比。对于连续式拌和机可省略生产配合比设计步骤。

（三） 生产配合比验证阶段：拌和机按生产配合比结果进行试拌、铺筑试验段，并取样进行马歇尔试验，同时从路上

钻取芯样观察空隙率的大小，由此确定生产用的标准配合比。标准配合比的矿料合成级配中，至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及公称最大粒径筛孔的通过率接近优选的工程设计级配范围的中值，并避免在0.3mm-0.6mm处出现“驼峰”。对确定的标准配合比，宜再次进行车辙试验和水稳定性检验。

经设计确定的标准配合比在施工过程中不得随意变更。生产过程中应加强跟踪检测，严格控制进场材料的质量，如遇到材料发生变化并经检测沥青混合料的矿料级配、马歇尔技术指标不符要求时，应及时调整配合比，使沥青混合料的质量符合要求并保持相对稳定，必要时重新进行配合比设计。

参考文献：

[1] JTG E42-2005,公路工程集料试验规程

[2] JTG E20-2011,公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].

[3] JTG F40-2004公路沥青路面施工技术规范

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关键词：混凝土；配合比设计；影响因素；

0.引言

水泥混凝土由于具有强度高、原材料储量大、可塑性能优异、成本低廉，在公路工程中起着极其重要的作用，是现代应用最广泛的建筑材料。它是由水泥、砂、石、添加剂、外加剂和适量水混合逐渐硬化形成的人工石材，因此原材料的种类、性质和用量等因素直接关系到混凝土的质量、成本和性能，进而关系到水泥混凝土结构物的品质、造价和寿命，但是现有水泥混凝土配合比设计存在经验成分较多，应用中不宜量化控制的问题，这就限制了此类结构的推广及应用。因此如何准确确定组成材料及其用量，使其满足工作性、强度和耐久性要求是关键所在。

1.混凝土配合比设计的原材料

1.1 水泥

水泥属于胶接材料，相对于其他材料，造价最高。不同强度的混凝土应选择不同标号的水泥。水泥的选择还应参照工程地区所处环境、工程特点、气候等因素的影响，此外，选择的水泥标号要与配合比设计强度等级相适应。在高强度混凝土配合比设计中，水泥强度为混凝土抗压强度的0.7～1.2倍，一般水泥强度为混凝土抗压强度的1.1～1.6倍。由于水泥混凝土强度的不断提高，高强度混凝土中水泥已不再受比例的约束。在路桥工程中涉及的水泥品种主要是硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。水泥路面应优先选用早强型水泥以缩短养护时间。

1.2细集料

我们把工程中所用的砂称为细集料。为了提高水泥混凝土强度、耐久性和经济要求，我们在混凝土用砂的选择上应选用密度高和比面小的砂。级配应同粗集料组成的矿质混合料一同表示。在水泥混凝用料中，砂中有害杂质的含量也应当严格控制，以保障水泥混凝土的强度及耐久性等要求。

1.3 粗集料

混凝土用料中粗集料指的是碎石、卵石，它们对混凝土强度的形成起着重要的作用。水泥混凝土用粗集料应选用粒形接近正方体，不含有较多针片颗粒的集料。针片状颗粒会给混凝土强度带来直接影响，粒径越大单位用水量相应减少，水灰比和用水量固定条件下加大粒径，工作性提高，水灰比减小会提高混凝土的强度和耐久性。另外粗集料粒径一旦增大，集料和水泥接触面积减小，界面强度降低，不利于振捣还降低混凝土的强度。所以粗集料最大粒径的增加会带来双重影响，抗折强度比抗压强度的影响大。

1.4 水

为了保证混凝土的和易性、凝结强度及减少对钢筋的腐蚀，确保工程质量，必须选用符合国家标准的饮用水及经检测合格的水来拌制混凝土。若拌合用料的水质不纯，可能产生多种有害作用，对混凝土的质量造成较大的影响。

2.水泥混凝土面临的问题

（1）混凝土品种增多，出现了高性能混凝土、轻骨料混凝土、纤维混凝土、防水混凝土、加气混凝土、低温混凝土、泵送混凝土和喷射混凝土等。近年来，不同性能混凝土的研究和应用日益受到人们重视。坍落度满足要求，且粘聚性和保水性良好。

（2）混凝土的成分更加丰富，粉煤灰及其他掺合料和外加剂等被广泛使用到混凝土的配制中，使混凝土的应用更加广泛。

（3）混凝土需要满足的性能指标提高，从单一的强度指标扩展到若干龄期的强度、工作性能和耐久性能等多项指标。

（4）对结构物寿命的要求延长。工程实践证明，在正常使用条件下普通混凝土的使用期限可达50年～100年；而在恶劣环境条件下经十几年或更短时间就遭到严重破坏，需要修补，甚至更新重建。高性能混凝土的耐久性应从目前50年～100年的使用期限，提高到500年～l000年，且具有广泛的环境适应性。

3.水泥混凝土配合比设计注意事项

随着现代建筑工程技术要求的提高，水泥混凝土配合比设计的指导思想应从强度设计向多种性能设计转化，从可行性设计向优化设计转化。合理的材料配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。配合比设计中主要考虑的因素有：

（1）水灰比 有关水灰比、水泥品种、外加剂、粗集料级配等因素对路面混凝土性能影响的试验表明，无论28d抗折强度还是抗压强度，上述因素的主次为：水灰比一水泥品种一外加剂一粗集料级配。由此可见，水灰比对路面强度的影响是很大的。水灰比过大，多余水在硬化后的混凝土中形成气孔，减小了混凝土抵抗荷载作用的有效断面，在孔隙周围产生应力集中。水灰比愈小，水泥混凝土的强度也愈高，因此在满足和易性要求的前提下，应尽可能采用小的水灰比。此外，路面混凝土水灰比大小还应考虑道路等级、气候因素等。

（2）砂率 其大小主要影响混凝土的稠度，在水灰比低时这种影响表现得比较迟钝，但砂率的改变会使混凝土的空隙率和集料的总表面积有显著改变，直接影响硬化混凝土的品质。砂率过大，在水泥浆用量不变的情况下，会使混凝土的水泥浆显得过少，成型的路面表现砂浆层过厚，对耐磨耗、减少收缩不利。另外，从混凝土抗断裂的角度考虑，砂浆也不宜过大。试验表明，混凝土的抗裂能力随粗集料的增加而增加，因此在正常砂率的基础上，适当减少砂率，增加粗集料用量，对提高路面混凝土的抗折性能是必要的。

（3）集灰比 对混凝土强度的影响在混凝土强度较高时表现得较明显，当水灰比相同时，混凝土随集灰比的增长呈增长趋势，这与集料数量增大、集料吸收的水分量增大、实际水灰比变小有关，与混凝土内部孔隙总体积减少有关，还与较高标号混凝土水泥用量较大有关。在适当增大集灰比后，水泥胶结作用和集料的连锁作用得到了充分的发挥。

提高路面混凝土性能的核心在于提高集料与砂浆界面的粘结强度，这可以通过合理选择原材料和正确的配合比设计来实现。选用道路水泥或C3S和C4AF含量高的其他水泥品种；选用细度模数大，耐磨性好的细集料；岩石品种是选择粗集料的关键，应综合考虑岩石的物理力学性能，通过比较试验确定；配合比设计采用合适的水灰比、砂率及集灰比至关重要，也应尽量通过比较试验确定。

4.结论

合理的配合比设计应该在符合相关规范给出的包括强度、耐久性、均匀性、和易性、渗透性和经济性等要求的前提下，确定各种成分的用量，获得最经济和适用的混凝土。要对水泥混凝土路面配合比设计深入系统的研究，使混凝土配合比设计体系更加科学合理、方便快捷，从而推动水泥混凝土科学的发展。

参考文献

[1]李红，傅智. 路面水泥混凝土配合比设计要求[J]. 公路，2013，07：10-24.

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关键词：铁尾矿；混凝土；配合比设计； 泌水性

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

1.尾矿砂石混凝土配合比设计的回归系数

按不同水灰比配制混凝土，根据28天混凝土强度和水泥28天的实测强度(53.6MPa)，计算鲍罗米公式的回归系数αa和αb。

根据鲍罗米公式，在用水泥配制混凝土时，混凝土的28天强度与灰水比(c/w)成线性关系，即：

fcu,o=αafce(c/w-αb) (1)

fcu,o——混凝土的28天抗压强度，fce——所用水泥实测强度；

αa和αb——回归系数。

由实验数据可得，αa＝0.402，αb＝－0.134。

式(1)变换为：fcu,o=0.402·fce(c/w+0.134) (2)

与《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55-2000)提供的0.46/0.07相比，尾矿砂石混凝土的斜率略小，即尾矿砂石混凝土强度对c/w的敏感性不如天然砂石混凝土；截距符号与+0.07相反，即回归直线向上平移了，这可能是尾矿砂颗粒的机械咬合力起的有限作用；斜率变缓应当是尾矿石级配不良引起的。

因此，对于本试验的水灰比范围内(w/c=0.60~0.33)，设计尾矿砂石混凝土强度时，可根据式(2)计算，或针对使用的集料自行统计回归系数。换句话说，JGJ55-2000中的回归系数不适用于尾矿砂石混凝土配合比设计，如果直接套用该《规程》中提供的回归系数，则配制混凝土的实际强度会出现偏差。

2.水粉比的控制

由于尾矿砂颗粒棱角性问题，欲获得混凝土较大的流动性，往往需要增加用水量或高效减水剂的掺量，但这样又带来泌水问题。浆体是由水、水泥和掺合料组成的，水与粉料的比例(简称水粉比)恰当与否，会直接混凝土的泌水情况。适当的水粉比能够改善混凝土的粘聚性和保水性。

本试验在水泥用量相同、用水量相同、粗集料(尾矿石)相同的情况下，分别用尾矿粉(P)、II级粉煤灰(FA)和粒化高炉矿渣(GBFS)部分取代细集料(尾矿砂，石粉含量2.7%)配制混凝土拌和物，采用高为186mm的金属圆容量筒装试样，检测试样的泌水量，计算泌水率。

有实验可知，粒化高炉矿渣(GBFS)部分取代细集料情况下，随着水粉比的增加，混凝土拌和物泌水率上升不快，说明粒化高炉矿渣可以明显改善混凝土的保水性；用粉煤灰部分取代细集料时，当水粉比大于0.43以后，泌水率上升加快；用尾矿粉部分取代细集料情况下，泌水率上升速度均匀，但对保水性的改善效果没有粒化高炉矿渣效果好。

从经济成本角度来讲，粉煤灰和粒化高炉矿渣的价格远高于尾矿粉，尾矿粉是从尾矿中选砂时废弃的细颗粒，可以通过调整选砂工艺使尾矿砂含较多的尾矿粉。

混凝土的强度取决于水灰比，欲获得混凝土良好的工作性，必需保证足够的粉料量。仅为解决工作性问题时，若完全用水泥作粉料，无疑代价太大，且浪费资源。在这种情况下，宜用尾矿粉或掺合料以代砂的方式控制水粉比(如0.43)，确保混凝土的工作性良好。用适当水粉比改善混凝土的保水性，是减小离析泌水的有效措施，进而提高混凝土的抗渗性能和耐久性。

高强度混凝土的水泥用量比较多，工作性能也比较好。而对低强度混凝土来说，水泥用量较少，混凝土的工作性不易保证，故需要在保证混凝土强度的情况下加入一定的粉料来改善混凝土的工作性。用尾矿粉、粒化高炉矿渣或粉煤灰部分取代细集料，通过控制水粉比，既能保证混凝土的强度，又能改善工作性。

3合理砂率及高效减水剂掺量

对于普通混凝土(天然砂石混凝土)来说，进行混凝土配合比设计时，对参数的宽容度较大，只要保证强度，根据《普通混凝土配合比设计规程》选取用水量和砂率，可以很容易获得预计的混凝土工作性。但是尾矿砂石混凝土的工作性对参数取值非常敏感，因此除了上述两节述及的参数外，还需要进一步优化其它参数，如合理砂率、高效减水剂用量等。

1)合理砂率

由于尾矿砂的表观密度和空隙率均高于天然砂，配制尾矿砂石混凝土时，不能完全靠查阅《普通混凝土配合比设计规程》选取砂率，宜通过最大装填紧密原理法初选砂率，试配后再根据最佳工作性原则修正砂率，然后兼顾强度和工作性确定合理砂率。对于本研究所用集料而言，C30混凝土的合理砂率为40%，C60混凝土的合理砂率为36.5%。随着胶凝材料的增加，需相应减小砂率。在水灰比和用水量相同的条件下，配制尾矿砂石混凝土时，其砂率相对于天然砂石混凝土总体上高出2个百分点。

2)高效减水剂掺量

砂浆流动度实验可以看出，对于尾矿砂砂浆来说，高效减水剂能有效增加流动度的范围是170~210mm，适宜高效减水剂掺量(固体含量)为1.1~1.5%，比天然砂砂浆所需掺量高很多。

在配制混凝土时，高效减水剂掺量的差别没有这么明显。从前述混凝土流动度实验来看，配制尾矿砂石混凝土时，达到同样的流动度时，高效减水剂所需掺量大致比同条件天然砂石混凝土高出0.2个百分点。

利用铁尾矿作混凝土集料，既保护地球资源，减少环境污染、防止生态破坏，开发和利用工业废弃物，解决了环境污染问题，又提高了资源利用率，形成综合效益。

参考文献：

【1】 中华人民共和国建设部.《 普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）.北京：中国建筑工业出版社，2006

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关键词：橡胶沥青；集料；橡胶沥青混凝土；理论配合比；生产配合

Abstract: This paper combined with the engineering practice, through scientific design test, formed of rubber asphalt concrete mix ratio design of determination.

Key words: asphalt rubber; aggregate; rubber asphalt concrete mixture ratio; theory; production with

中图分类号：TU528.42文献标识码： A 文章编号：2095-2104（2012）03-0020-02

1、前言

为满足当前及今后交通运输的需要，我们盘锦市内的国道305线双绕河至甜水段路面大中修工程，上面层应用了橡胶沥青混凝土。其橡胶沥青混凝土理论配合比设计及最佳沥青用量的确定是由我和几位试验人员完成的。经过近一年来的通车使用，达到了设计的应用效果。

2、橡胶沥青混凝土配合比确定

橡胶沥青混凝土的配合比设计遵循现行JTG F40-2004《沥青路面施工技术规范》规定，采用三阶段配合比设计法：目标配合比、生产配合比、生产配合比验证三个阶段，按设计要求的（一般用粗粒式AC-20、中粒式AC-16或AC-13）确定出集料合成级配以及最佳沥青用量。从而也能确定各种集料和所用橡胶及基质沥青的用量。1

2.1集料的合成级配确定

根据规范及设计要求。采用ARAC-13型。该级配的关键筛孔为4.75mm与0.075mm，应在目标配合比设计中4.75mm孔径通过率控制在33%~37%之间，0.075mm孔径通过率控制在6%~8%之间。选择两条合成级配曲线进行试验，见表1 ARAC-13合成级配表。

表1ARAC-13合成级配

2.2 橡胶沥青混凝土的配合比设计

2.2.1 目标配合比确定

按合成级配1和合成级配2分别计算所需集料用量，选择橡胶沥青用量5.0%、5.5%、6.0%、6.5%、7.0%五种油石比分别拌制混合料进行马歇尔击实试验。拌合温度控制在170~190℃，击实温度控制在160~170℃ 。试件成型24h后用表干法测毛体积密度，用真空法测最大理论密度，按规程完成马歇尔试验并输出各项指标。之后要用计算法或软件，以孔隙率为核心设计指标，同时要求矿料间隙率、沥青饱和度、稳定度、流值等指标满足表3的技术要求。根据马歇尔试验结果，合成级配1、合成级配2两种混合料的最佳油石比分别为6.0%、6.2%。

表2ARAC-13目标配合比

2.2.2 按设计确定的最佳油石比分别拌制混合料，两面各击实75次成型马歇尔试件（不少于4块）、车辙试件（不少于3块）、冻融劈裂试件（不少于3块）。各项指标试验按照JTG E50-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》操作完成。

表3橡胶沥青混凝土技术指标及试验结果对比

由对比试验结果可得，两种合成级配在最佳油石比条件下拌制的混合料各项马歇尔指标和路用性能指标均满足表3的要求。任选一种可用于指导橡胶沥青混凝土ARAC-13生产配合比设计。

2.3 生产配合比的确定

生产时宜采用间歇式拌和机，从二次筛分后进入热料仓的混合料取样进行筛分，以确定个热料仓的矿料比例，供拌和机控制室使用。同时反复调整冷料仓进料比例，以达到热料仓供料均衡，根据目标配合比所设计的最佳油石比（也可换算成最佳沥青用量）、以最佳沥青用量±0.3%计算出三个沥青用量去拌制橡胶沥青混凝土按规程要求并分别制试件做马歇尔试验得出各项技术指标后，即可确定生产配合比。

2.4 生产配合比的验证

用生产配合比拌制橡胶沥青混凝土去摊铺试验路段，取拌合站拌合好的混合料及试验段路面取芯件进行马歇尔试验检验，期间还要多次取样用燃烧炉燃烧做沥青含量及矿料级配检验。所检矿料级配中4.75mm、2.36mm、0.075mm筛孔的通过率必须接近生产配合比，以此能验证生产配合比的可行性。

经验证，确定合成级配1为该项目橡胶沥青混凝土的生产配合比，用以作为生产质量控制依据和质量检验标准。遇到进场矿料发生变化。合成级配、马歇尔等技术指标不符合技术要求时，应及时调整生产配合比，必要时重新进行配合比设计。

3、橡胶沥青混凝土配合比设计注意事项

3.1 橡胶沥青是橡胶粉按一定比例同基质沥青合成的改性沥青的一种，适合于上面层施工。其配合比确定必须采用三阶段设计。特别应注意在生产配合比设计阶段，要严格控制冷料仓和热料仓的配比，当矿料发生变化时，要及时调整配合比。在混合料拌合时，应随时检查沥青泵、管道、计量器是否正常，堵塞时要及时停机进行检修。

3.2 在橡胶沥青混凝土配合比设计过程中，要以JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》和施工生产的实际情况相结合，既不能脱离现有的技术条件，也不能生搬硬套技术规范规定。同时要严格施工管理，监控初压与终压温度，使得混凝土生产始终控制在设计的最佳状态为好。

3.3 我处所承担的质量监督工作，是要数据证明的。经过对试验段的检测，压实度达到98%以上，车辙试验、沥青含量及级配检验均满足规范和设计要求。

3.4 在生产施工过程中，对发现的新问题必须及时进行技术研讨、及时修正和完善设计，及时总结经验、指导施工，才能确保过程质量。

4、结束语

橡胶沥青混凝土路面具有高温稳定性、低温抗裂性、抗滑性能好和吸收噪音性能，特别适用于重交通道路工程。应用橡胶沥青混凝土做路面面层，我们通过科学严谨的组成设计及试验段的铺筑，确定了用于指导施工的生产配合比，自道路开放交通至今，无纵横裂缝和车辙现象，达到了设计的目的，收到了良好的应用效果。

参考文献

[1] 交通部公路科学研究所主编，《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2006），

人民交通出版社，2006年8月第1版。

[2] 交通部公路科学研究所主编，《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004) ，

人民交通出版社，2004年11月第1版。

[3] 普通高等教育“十一五”国家级规划教材、21世纪交通版高等学校教材，

《路基路面工程》（第三版），人民交通出版社，2008年5月第3版。

[4] 交通运输部公路科学研究所主编，《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》

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【关键词】沥青混凝土配合比设计、沥青混凝土应用前景

近年来，沥青路面在公路面中占居主导地位。随着我国国民经济的迅速发展，公路交通量越来越大，轴载迅速增长，车速不断提高，沥青路面发生的质量问题也越来越多，有的前修后坏，有的使用周期达不到设计年限。这给沥青路面的使用品质提出了愈来愈高的要求，而影响沥青面层使用性能的重要因素是混合料的级配组成。本文对沥青混合料配合比设计作一探讨。

1沥青配合比设计

1.1 级配类型的选择选择合适的沥青混合料级配类型是确保沥青凝土路面面层质量的前提。沥青混凝土面层的设计一般依据《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40―2004）(以下简称《规范》)《公路沥青路面设计规范》（JTG D50―2006）和《公路工程集试验规程》（JTG E42-2005）。我国现行规范规定，上面层沥青混合料的最大粒径不宜超过该层厚的1／2，中面层沥青混合料的集料最大粒径不宜超过该层厚的2／3；沥青路面结构层混合料的集料最大公称尺寸不宜超过该层厚的1／3，对于粗的混合料，这个比例还应减小。由此分析，厚度一定的沥青面层，若按《公路沥青路面施工技术规范》最低要求选择级配类型，则沥青混合料集料的粒径普遍偏大，这样势必对沥青混凝土路面的施工带来难以解决的施工难度，如摊铺机的熨平板易拉动大粒径的骨料，尤其比最大粒径大0～5%的超粒径骨料；若采用细料弥补，易破坏沥青混凝土混合料的级配，使局部部位的面层压实度难以控制，或使沥青混凝土面层空隙率偏大，渗水严重等。这使我们在选材上有了很大的局限性，要实现这一配合比的合理选择，必须通过两种渠道来把关：一是尽量多的考察集料资源，二是拌和机的振动筛一定要根据不同级配类型要求的筛孔专门定做。1.2 原材料的选择要保证工程质量，必须对工程材料进行严格的选择和检验，这也是在沥青混合料配合比设计前必不可少的一个重要环节。选择、确定原材料应根据设计文件对路面结构和使用品质的要求，按照《规范》的相关规定，结合地材的供应情况，按照相关试验规程的要求进行检验，然后择优选材，使材料的各项技术指标都符合规定的技术要求。1.2.1 选材原则组成沥青混凝土的原材料主要有：不同规格的粗集料、细集料、填充料（矿粉）、胶结料（沥青）。选择原材料按以下原则：技术性好（满足技术指标要求），经济性好，结合环保就地取材。1.2.2 沥青的选择沥青是沥青混凝土的主要组成材料之一，是决定沥青混合料质量的主要因素。因此选择沥青时，除了要注意沥青自身品质的优劣以外，还要注意沥青标号对当地环境、气、气温的适应性，既要兼顾冬季的抗裂性，又要兼顾到夏季的抗塑变能力。

1.2.3 粗集料的选择粗集料在沥青混凝土面层中的作用是通过颗粒间的嵌锁作用提供稳定性，通过其摩擦作用抵抗位移。其形状和表面纹理都影响沥青混凝土的稳定性，所以选择粗集料时，要严格按照粗集料的技术要求选择。即压碎值、磨光值、吸水率、粘附性、针偏状颗粒含量等均符合要求。结合本地区选用的粗集料多为石灰岩，这种耐磨性较差，但与沥青的粘结力非常好，是修筑较薄沥青路面的理想材料。主要规格有：20~40mm、10~20mm、5~10mm、3~6mm。1.2.4 细集料的选择细集料一般是指天然砂、人工砂、石屑等，在沥青混合料中增加颗粒间嵌锁作用，减少粗集料间的孔隙，从而增加混合料的稳定性。选择细集料时，除考虑应满足规范规定的技术指标外还应考虑级配情况，与沥青的粘结力以及耐磨性和对混合料的稳定性。1.2.5 填料的选择选择填料时一定要考虑能否满足亲水性和细度要求，能否改善沥青与集料的粘结力。根据集料的性质不同选择不同的填料，对于碱性集料，可选择磨细的石粉作填料；对于中性材料，可使用磨细的石灰石粉；另外，根据不同情况还可选用水泥消石灰等作填料。

1.3 沥青混合料配合比设计《规范》规定对沥青混合料的配合比设计采用三阶段配合比设计法。这一方法的目的是为了使设计程序化和深入化，使设计结果更加符合生产实际，以充分起到指导施工的作用。1.3.1 目标配合比设计根据设计文件结构层的要求，选择相应的合格材料，先进行矿料级配比计算，找出最佳状态的配合比。一般情况下应使试配结果尽量靠近级配范围的中值。参照《规范》推荐，根据以往经验固定一个最佳沥青含量的范围，以0.5%间隔的不同油石比配置5~6组试件，分别进行马歇尔稳定度、孔隙率、试件密度、流值、沥青最佳沥青用量OAC，然后再按最佳沥青用量OAC制件，做水稳定性检验和高温稳定性检验。根据验证结果，若达不到相关规定则另选材料、调整级配或采取其他措施重做试验，直到符合要求，确定出较理想的目标配合比。1.3.2 生产配合比设计目标配合比确定以后，要使实际施工中所采用的沥青混合料拌和设备进行生产配合设计。试验前，首先根据路面结构的级配类型，选择适当尺寸的振动筛。选择时要遵循：（1）动筛的最大筛孔应使超粒径的矿料排出，保证最大粒径筛孔的通过量在要求的级配范围内；（2）振动分档应使各热料仓的材料保持均衡，以提高生产效率；（3）应注意振动筛的孔径要与室内试验方孔筛尺寸的对应关系。试验时，矿料按目标配合比设计的比例由冷料仓取样进行各项指标试验，使其合成级配在要求范围内并大致接近中值，按此配比进行拌和，用热拌合料进行马歇尔试验，此试验的油石比采用目标配合比确定的油石比±0.3%进行试验。按照与目标配合比相同的试验方法确定最佳用油量，所得结果为生产配合比。据此结果根据拌和设备的拌和能力确定每盘料所需各热仓的矿料数量和沥青的数量。

2 应用前景

沥青混凝土路面具有无接缝、表面平整性好、行车和飞机滑行平稳、舒适性强、对车辆、飞机振动影响小等优点,而且施工机械化程度高、进度快、质量好、维护简单. 因此,沥青混凝土路面越来越受到重视. 沥青路面在国外发达国家的高等级公路中应用较为成熟,美国沥青路面占94 % ,日本则占93 %. 我国高速公路起步较晚,但是发展迅猛. 至今高速公路总里程超过2. 5 万km ,居世界第二,其中已建成或在建的高速公路中,90 %以上采用沥青混凝土路面. 可以预见,沥青混凝土在我国今后高速公路路面、城市道路路面、桥面铺装和飞机跑道的建设及其维修中将日益受到重视.据统计,我国高速公路约需消耗沥青350～400t/km(按四车道计) ,仅公路每年实际沥青消耗量已经突破600 万t ,2004 年全国新增高速公路就消耗沥青超过700 万t ,其中进口沥青超过200 万t ,沥青生产和应用过程中发生的费用超过1000 亿元人民币. 依据“十一五”规划,我国高速公路总里程将达到8. 5 万km ,其中新增里程近5 万km ,沥青消耗量将超过3000 万t ,因此沥青基复合材料结构的长期安全经济运行将对国民经济产生重大影响.

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关键词： 耐久性； 氯离子渗透； 干缩； 抗裂

高性能混凝土是20世纪八九十年代基于混凝土结构耐久性设计提出的一种新概念的混凝土，它以耐久性为首要设计指标，可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命[1-2]。本文针对项目需求，结合混凝土力学性能、抗渗性、干缩性能进行混凝土配合比优化设计，配制出了具有良好抗裂防渗的高性能混凝土。

1 实验

1.1 原材料

实验选取P・O42.5水泥，其各项技术指标如表1所示；细集料选取河砂，颗粒级配满足II区要求，细度模数为2.64；粗集料选取碎石，粒级符合5～26.5mm的连续级配，最大粒径为26.5mm，其它主要物理化学性能满足规范要求；矿物掺合料选用I级粉煤灰和超细矿粉，其技术指标如表2、表3所示；减水剂选取聚羧酸型高效减水剂，其主要物理性能满足规范要求。

1.2 实验方法

1） 力学性能。混凝土强度依据《水工混凝土试验规程》进行测定， 抗压强度试件尺寸为150 mm ×150 mm ×150 mm立方体。

2） 渗透性能。混凝土抗渗透性能采用 ASTMC1202标准规定的氯离子渗透性试验方法进行测试。

3） 干缩性能。根据《水工混凝土试验规程》，针对抗渗透性较好的实验配合比进行混凝土干缩性试验。

2 混凝土配合比设计步骤

2.1 混凝土配合比设计目标

1） 工作性：要求混凝土的凝结时间和工作性满足连续浇筑的泵送施工要求，坍落度220±20mm，泌水性小、不分层离析、可泵性好、易于浇筑密实；

2） 力学性能：要求混凝土28d配制强度大于50MPa，混凝土7d强度达到设计强度等级的80%；

3） 耐久性：要求混凝土的电通量（ASTM C1202法）指标小于1000库仑，且体积稳定性良好。

2.2 混凝土配合比优化设计

结合混凝土配合比设计目标，通过理论计算和实验室试配，拟设定高性能混凝土基准配合比为：mc：ms：mg：mw =480：678：1138：144。混凝土配合比设计参数是相互依赖的，不同的砂率和矿物掺合料的掺量对混凝土的各种性能均有不同的影响[3]。在胶凝材料用量为480kg/m3，水胶比为0.30不变的情况下，通过对初步拟定的基准混凝土配比进行优化设计，具体实验配合比如表4所示。

3结论

a. 混凝土砂率和矿物掺合料的掺量对混凝土力学性能和耐久性均有影响，随着矿物掺合料掺量的增大，混凝土28d强度先增大后减小。

b. 当采用0.35的砂率，分别掺入8%、17%的粉煤灰、矿粉时，混凝土28d强度最高达62.0MPa；当采用0.37的砂率，分别掺入15%、15%的粉煤灰、矿粉时，混凝土6h电通量低于650C，且干缩性在6组配合比中最小。

参考文献

[1] 杨钱荣. 混凝土渗透性及引气作用对耐久性的影响[J].同济大学学报，2009，37（6）：744-748.

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【关键词】高性能混凝土；定义；耐久性

1 工程概况

京沪高速铁路是我国自行修建的世界一流的高速铁路，设计时速为350km/小时，运营时速将达到400km/小时。我工区施工的济南区段有298片混凝土现浇箱梁，五个大跨度现浇混凝土连续梁。由于工期紧，施工量大，我们对配合比进行了设计及优化。

2 高性能混凝土配合比设计注意事项

根据设计图纸及规范，箱梁的混凝土技术要求为：环境作用条件等级为T2，28d抗压强度C50、弹性模量≥3.55×104MPa，56天龄期冻融次数为≥200次、抗渗≥P20、电通量≥1000C，设计使用年限为100年，所以该铁路是以耐久性为主要设计控制指标。

2.1 原材料选择

原材料的选择对高性能混凝土是十分重要的，要想提升混凝土的耐久性、可施工性、适用性等，使之达到高性能，就必须选择优质的原材料。

2.2 高性能混凝土配合比设计应遵循的原则

高性能混凝土配合比首先应考虑适量掺用优质粉煤灰、磨细矿渣粉等矿物掺和料； 其次是混凝土的胶凝材料用量及水胶比，C30及以下混凝土的胶凝材料总量不宜高于400 kg/m3，C35～C40混凝土不宜高于450 kg/m3，C50及以上混凝土不宜高于500 kg/m3， 最低胶凝材料用量根据不同的环境条件、作用等级及设计使用年限进行确定；再次是控制混凝土中的有害物质――碱含量和氯离子；最后是考虑混凝土的施工工艺，达到满足施工要求的具有良好的拌合物性能的混凝土。

3 混凝土配合比计算

3.1混凝土配置强度的计算

考虑混凝土采用现场拌和站集中搅拌，混凝土强度标准差σ取5.5

则fcu，0= fcu，k+1.645σ=50+1.645×5.5=59.0（MPa）

式中 fcu，0――混凝土配置强度（MPa）

fcu，k――混凝土立方体抗压强度标准值（MPa）

σ――混凝土强度标准差（MPa）

3.2混凝土水灰比计算

水泥选用山东平阴山水水泥有限公司生产的42.5MPa普通硅酸盐水泥，富余系数取1.0即：fce =1.0×42.5=42.5（MPa）

则W/C=（A×fce）/（fcu，0+A×B×fce）=0.323

式中A，B为回归系数，分别为0.46,0.07。

按照科技基 [2004] 120号《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》要求，水胶比不宜大于0.35，所以取0.32、0.29进行试办计算。（由于工期原因，为使现浇梁3至5天能进行初张拉，根据3强度结果，最终选择0.29水胶比，所以下文几个表只列举了0.29水胶比的试验结果）。

3.3混凝土砂率及粗骨料级配的确定

采用最优砂率法，根据混凝土粗骨料的孔隙率试验进行确定混凝土的砂率，粗骨料的级配有不同比例最大容重法确定。本标段粗骨料粒径为5―10mm和10―20mm人工碎石，细骨料为河砂。通过上述方法确定初步试拌砂率为38%。

3.4混凝土各原材料单方用量计算

混凝土单方材料计算有体积法和容重法，本配合比采用假定容重法，按下列公式计算：

mc0+mg0+ms0+mw0=mcp

βs= ms0/( mg0 + ms0)×100%

式中mc0――每立方米混凝土水泥用量；

mg0――每立方米混凝土粗骨料用量；

ms0――每立方米混凝土细骨料用量；

mw0――每立方米混凝土用水量；

βs――砂率；

mcp――每立方米混凝土拌和物的假定重量（kg），其值一般可取2350~2450 kg。

本配合比碎石最大粒径为20mm，取2400 kg计算并试拌，经过试拌及对混凝土拌合物容重测定，混凝土的容重最终为2360 kg/m3。

3.5最终配合比

考虑混凝土水化热及耐久性技术要求，矿物掺合料采用粉煤灰和矿渣粉双掺的方式，同时为了保证冬季施工，掺合料选择了不同的掺量，最终配合比见表1，混凝土拌和物性能见表2，混凝土硬化后指标检测见表3。

表1

配合比编号 水泥（kg） 细骨料（kg） 粗骨料（kg） 水（kg） 粉煤灰（kg） 矿渣粉（kg） 外加剂（kg）

A 348 653 1066 144 74 74 4.96

B 397 653 1066 144 50 50 5.467

C 447 653 1066 144 25 25 6.958

表2

配合比编号 坍落度（mm） 扩展度（mm） 含气量（%） 泌水

A 215 550 3.8 无

B 210 500 3.8 无

C 205 500 3.6 无

表3

配合比

编号 抗压强度（MPa） 压缩弹性模量（GPa） 电通量（C） 28d抗冻性 抗裂性 抗渗性

3d 7d 28d 7d 28d 56d 质量损失率

（%） 相对动弹性模量（%） 56d 56d

A 40.0 57.7 65.4 40.2 44.8 585 1.5 82.3 无裂纹 ＞P20

B 43.0 58.8 69.7 42.6 44.0 507 1.2 87.6 无裂纹 ＞P20

C 46.1 58.0 65.0 38.0 43.8 541 1.3 89.9 无裂纹 ＞P20

3.6混凝土有害物含量

根据《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》铁建设［2005］160号，铁路高性能混凝土有害物含量计算如下：

混凝土总碱含量=水泥用量×水泥碱含量+粉煤灰用量×1/6×粉煤灰碱含量+矿渣粉用量×1/2×矿渣粉碱含量+外加剂用量×外加剂碱含量+用水量×水的碱含量；

混凝土总氯离子含量=水泥用量×水泥氯离子含量+粉煤灰用量×粉煤灰氯离子含量+矿渣粉用量×矿渣粉氯离子含量+外加剂用量×外加剂氯离子含量+用水量×水的氯离子含量+细骨料的用量×细骨料氯离子含量+粗骨料的用量×粗骨料的氯离子含量。

经计算，该C50高性能混凝土配合比中编号为1的配合比混凝土总碱含量为2.42kg/m3；混凝土总氯离子含量为0.116 kg/m3，占胶凝材料的百分比为0.023%；编号为2的配合比混凝土总碱含量为2.56kg/m3；混凝土总氯离子含量为0.121 kg/m3，占胶凝材料的百分比为0.024%；编号为3的配合比混凝土总碱含量为2.71kg/m3；混凝土总氯离子含量为0.127 kg/m3，占胶凝材料的百分比为0.026%。

3.7 C50现浇梁现场强度分析

上面三个图分别为配合比A、B、C龄期为4-8天内的强度统计，从图可以看出配合比早期强度B优于A、C优于B。

28天龄期标准养护试件强度平均值配合比A为：57.1MPa；配合比B为：59.7MPa；配合比C为：57.6MPa。从28天标准养护试件平均强度来看，配合比B的后期强度要略高于配合比A和B。这就说水泥用量增加可以提高混凝土强度，但是有一个合理的范围，到达这个范围后再想提高混凝土的强度就只能借助于掺合料和外加剂。

同时，我们可以看出，根据不同的龄期强度要求，使用不同的配合比，对工程的进度乃至成本十分重要。

4 结语

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关键词：粉煤灰；混凝土；配合比设计

Abstract: the concrete with right amount of fly ash, can improve the performance of concrete, improve post strength, restrain alkali aggregate reaction effect, still can have certain economic effect. The article in the role of fly ash concrete was analyzed, and the content of fly ash concrete mix proportion design methods are discussed in this paper. List the different strength level required of fly ash concrete and ordinary concrete mixing the reference.

Keywords: fly ash; Concrete; Mixture ratio design

中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：

1引言

粉煤灰是火力发电厂煤粉在锅炉中燃烧后排出的灰色粉状废弃物，是一种具有潜在活性的人工火山灰质材料。粉煤灰作为一种优良的活性掺合料,不仅可以取代部分水泥,降低混凝土的成本,保护环境,而且能与水泥互补短长,均衡协合,改善混凝土的一系列性能,粉煤灰混凝土具有明显的技术经济效益。

2 粉煤灰效应及在混凝土中的作用

2.1形态效应

粉煤灰的形态效应，主要指粉煤灰的颗粒形貌、粗细、表面粗糙程度等特征在混凝土中的效应。粉煤灰微珠颗粒可以起到滚珠的作用，降低混凝土拌和的内摩擦力而提高流动性。粉煤灰的密度小于水泥，因而替代水泥后可增加浆体的体积，从而改善了对粗细集料的程度，也有利于提高混凝土拌和物的流动性。此外，还可以提高混凝土的匀质性、粘聚性和保水性。

2.2火山灰效应

粉煤灰属于活性矿物掺合料。粉煤灰中含有的活性SiO2和Al2O3可以与水泥水化生成的Ca(OH)2反应生成类似水泥水化产物中的水化硅酸钙和水化硅酸铝钙，可作为胶凝材料的一部分起到增强作用。

2/3微集料效应

粉煤灰微珠具有极高的强度，其填充在水泥颗粒间的空隙，既减少了毛细空隙，又起到了微骨架作用。随着水化的不断进行，粉煤灰的水化产物与未水化的粉煤灰内核的粘结力不断提高，这也有利于提高粉煤灰的微集料效应。

由于上述效应的结果,粉煤灰可以改善混凝土拌和物的和易性、保水性、可泵性以及抹面性等性能,并能降低混凝土的水化热,提高混凝土的抗化学侵蚀、抗渗透、抑制碱-骨料反应等耐久性能。

3混凝土掺用粉煤灰的方法

3.1等量取代法。以等质量的粉煤灰取代混凝土中的水泥。主要适用于掺加Ⅰ级粉煤灰、混凝土超强以及大体积混凝土工程。

3.2超量取代法。粉煤灰的掺入量超过其取代的水泥的质量,超量的粉煤灰取代部分细骨料。可以使掺粉煤灰的混凝土达到与不掺时相同的强度,可节约细骨料量。

3.3外加法。外加法是指在保持混凝土水泥用量不变的情况下,外掺一定数量的粉煤灰,其目的只是为了改善混凝土拌和物的和易性。

4 粉煤灰混凝土的配合比设计

粉煤灰混凝土的配合比设计，以基准混凝土配合比为基础，按等稠度、等强度的原则，用超量取代法进行调整。粉煤灰混凝土配合比设计的主要目的是确定一个经济的混合材料最佳组合，主要设计手段是通过试验、试配来完成。设计方法如下：

根据混凝土设计强度，计算试配强度如式（1）：

式中：一混凝土的施工配制强度，MPa；

一混凝土的设计强度，MPa；

一施工单位的混凝土强度标准差。

无近期同一品种混凝土强度资料时，混凝土强度等级分别为低于20、20~35和大于35时，其强度标准差分别可取4．0、5．0和6．0。

确定基准配合比。其方法与普通混凝土配比设计方法相同，即确定水灰比，用水量及水泥用量，砂率；用绝对体积法计算出砂、石用量。

选择粉煤灰取代水泥百分率值如表3所示。

通常C30以下混凝土，取代率选择10%一15%（水泥为普通硅酸盐水泥）；C40以上混凝土，特别是有早期强度要求时，取代率不超过10%。

计算每立方粉煤灰普通混凝土的水泥用量（C）见式（2）。

式中：Co— 基准混凝土的水泥用量，kg；

一粉煤灰取代水泥百分率。

确定粉煤灰超量系数，如表4所示。

通常：C30以下混凝土用Ⅱ级灰时，超量系数取1．5或1．6。C40以上混凝土用I级灰时，超量系数取1.3或1．4。每立方混凝土中粉煤灰的用量（F）按式（3）计算：

式中：—粉煤灰超量系数。

用绝对体积法求出粉煤灰超出水泥的体积，按粉煤灰超出的体积，扣除同体积的细料用量，碎石用量不变。混凝土中砂用量S按式（4）计算。

式中：So一基准配合比的砂用量；

Ps 一砂相对密度；

Co一基准混凝土的水泥用量；

C一粉煤灰混凝土中水泥用量；

Pc 一水泥相对密度；

F一粉煤灰混凝土中粉煤灰用量；

PF一为粉煤灰相对密度（一般取2．2 g／cm3 ）。

粉煤灰混凝土的用水量，按基准配合比的用水量选取。

根据计算得到粉煤灰混凝土配合比，在试配确保和易性、水灰比不变的基础上，进行配合比的试拌调整。根据调整后的配合比，确定为粉煤灰混凝土的理论配合比。

5 不同强度等级的混凝土参考配比

各强度等级的粉煤灰混凝土与普通混凝土参考配合比见表5。

从试验结果可以看出水泥用量得到降低,粉煤灰掺量得到了提高。同时混凝土强度随胶凝材料总量增加而增加,但必须选择合理的胶凝材料总量以保证施工工作性。较大的胶凝材料总量虽然对强度增长有利,但给施工造成不利,同时会助长混凝土塑性开裂。混凝土强度随粉煤灰掺量的加大而降低,对于稍高标混凝土(如C40、C30)可采用小掺量(不超过水泥用量的30%),对于C30以下混凝土可考虑大掺量(水泥用量的40%以上),以节约水泥,同时为防止混凝土塑性开裂,随混凝土中粉煤灰掺量的增加,混凝土的塑性收缩开裂现象明显减少。

6结语

粉煤灰之所以作为一种混凝土掺合料用在混凝土配合比中，有一定的自身优越性，与不掺粉煤灰的基准混凝土相比，能够充分利用粉煤灰的功能，除了节省水泥用量外，其质量不低于基准混凝土的主要质量指标，能满足设计要求，而且强度还有所提高。在必要时，通过粉煤灰混凝土配合比设计，可以改善混凝土的性能，防止混凝土质量降低并降低混凝土的成本，以满足实际工程的需要。

参考文献

[1] 普通混凝土配合比设计规程(JGJ 55-2011) [S]

[2] 粉煤灰混凝土应用技术规范(GBJ 146-1990)[S].

篇10

关键词：多孔混凝土 路面 配合比设计

多孔混凝土的特性是孔隙率大、强度高。作为一种生态型混凝土,但多孔混凝土在缺乏统一的配合比设计方案,在一定程度上，阻碍了多孔混凝土的配合比。按照多孔混凝土的组合结构的特征及功能需求来确定多孔混凝土的配合比。同时，注重孔隙的设计参数。不断运用胶结材料的改变与骨料粒径等来满足多孔混凝土的强度配比要求。路面用多孔混凝土配合比设计步骤：首先按照配比设计的要求进行材料的选用；第二，确定单位体积的混凝土中需要的骨料的总量；第三，按照骨料的呈现出的密度及设计的要求来确定孔隙率并由孔隙率确定选用胶结材料的用量；第四,按照成型工艺的要求进行水灰比的确定,明确单位体积内水泥的用量与拌合水的用量。

1、多孔混凝土配合比的设计目标

多孔混凝土是一种孔隙率较大、强度比较高的生态类混凝土,主要是通过水泥、特殊级配的骨料以及水等按照特定的比例配制组成。多孔混凝土的孔隙分布比较均匀并且呈现蜂窝状。形成多孔混凝土的条件主要有以下几点:(1)配比骨料所用量要适中,且骨料的粒径不要过大,最好采用单一粒级及粒径分布比较窄的粗骨料(2)在多孔混凝土配合时，尽量保持水泥的浆用量稠度合理,既能够均匀地包裹住粗骨料的表面也不会产生出流浆。

设计好混凝土成型的方法能够确保多孔混凝土的目标孔隙率。其中，5～10 mm 粒径的玄武岩及花岗岩碎石做为粗骨料,可以用在中、重交通路面。多孔混凝土的设计目标为孔隙率在18 %～22 %之间 ,抗折强度大于5.5 MPa ,抗压强度大于38 Mpa。孔隙率是路面多孔混凝土配合比的重要结构参数。作为一项多孔混凝土配合比的重要的技术指标，孔隙率的设计目标有:第一，目标孔隙率为Pd , 中、重程度的交通路面最佳目标孔隙率在18 %～22 %范围之内。在进行配合比设计时应首先保证多孔混凝土具有多孔、透水、透气性好的特点，达到多孔混凝土的使用效果及其功能和结构要求。使孔隙率、渗透系数及强度这三个指标达到最佳的配合要求，这也是保证多孔混凝土配合比设计的关键。

2、多孔混凝土配合比设计方法

首先，确定多孔混凝土中骨料的用量。单位体积的多孔混凝土中的骨料用量可以根据下式进行计算。Wg=ρGd ・α。其中,Wg是单位体积的多孔混凝土需要的骨料用量,单位为 kg/ m3。ρGd 是多孔混凝土的骨料紧密堆积的密度,单位为 kg/ m3。α是折减的系数,碎石取0. 98 。

其次，确定多孔混凝土中胶结材料浆体的用量。在单位体积内的多孔混凝土为胶结材浆体的体积+多孔混凝土的骨料体积 +多孔混凝土的目标孔隙体积。因此,在单位体积内的多孔混凝土中胶结材料的浆体的用量可也采用下式进行配比计算:Wj = (1 Wg/ρg - Rvoid ) ×ρj

Wj 是单位体积内多孔混凝土中胶结浆体的用量,单位为kg/ m3 。ρg是多孔混凝土中骨料的表观密度,单位为 kg/ m3 。Rvoid 是单位体积内的目标孔隙率。Pj是多孔混凝土中胶结浆体的密度,单位为 kg/ m3。

再次，确定出多孔混凝土中水灰比与水泥的用量。通过用水泥制作的多孔混凝土还存在一个最佳水灰比的问题。由于, 水灰比很小,多孔混凝土经常会因为干硬等等问题而出现搅拌不均匀、集料的表面出现包裹不完全的现象,会影响到多孔混凝土中集料颗粒间的粘结,进一步影响多孔混凝土的强度。但是,如果把多孔混凝土的水灰比加大,水泥浆就能够把多孔混凝土中的一部分孔隙堵住,形成非常致密的水泥浆层,这样就不利用多孔混凝土中孔的连通性,也不利于提高多孔混凝土的强度。

综上，我们可以参考《水泥胶砂流动度测定方法》来判定多孔混凝土中水灰比是不是合适，我们可以测试胶结材料的流动度，如果净浆扩展度在160～180 mm 时则比较适合振动成型,当净浆扩展度在180～200 mm时则比较适合压制成型。在确定了多孔混凝土水灰比之后,可以测定单位体积下多孔混凝土中的水泥以及使用拌合水的量,可以按照下面得公式进行计算:

Wc=Wj/(1 + w/c)

Ww = Wj - Wc

其中,Wc是单位体积下多孔混凝土中的水泥用量,单位为 kg/ m3 。

wc 是多孔混凝土水泥的水灰比，Ww 是单位体积中多孔混凝土使用的拌合水的量,kg/ m3 。

由此，我们可以看出多孔混凝土具有独特的特点，和普通的混凝土相比，他们在配合比的设计上有一定的不同。在路面用多孔混凝土配合比的设计中,要求从多孔混凝土的结构特征与其性能出发进行考虑,提出一种比较简捷的设计方法进行多孔混凝土的配合。同时，多孔混凝土的配合比在设计中还应注意以下几个方面：: 各个设计指标中的物理意义要明确直观，要避免使用经验公式与经验曲线，一定要针对多孔混凝土的自身的结构特点开展设计思路。其次，配合比的设计法要充分注重孔隙率，并把孔隙率摆在首要位置。只有确保了孔隙率才能够下采取适宜的措施加强多孔混凝土的强度。另外，还可以通过减小多孔混凝土中骨料粒径及加强胶结材料的强度来提高多孔混凝土的强度,如果对于孔隙直径有其他要求时，还可以采取提高多孔混凝土胶结材料的强度来加强多孔混凝土的强度。

3、结论

本文，从路面用多孔混凝土的特点进行说明多孔混凝土配合比德设计方法。众所周知，路面用的多孔混凝土多用在表面凸凹不平,比较滑的路面上。同时，还需要混凝土具备吸声性能及透水性。

因此，多孔混凝土受到普遍的关注。路面用多孔混凝土的组成材料及结构组成模式都有特殊之处，通过与普通混凝土不同的配合比设计，展现其孔隙率大、强度高的特性。当下，我们采用的多孔混凝土的配合比设计方法主要归为经验“试配法”。 本文通过对于多孔混凝土的目标设计，提出多孔混凝土的路用性能及功能性的要求,基于目标的孔隙率提出对于多孔混凝土的配合比的设计目标。并找出比较合适的配合比参数。

通过对于设计的方案的调整，掌握好公式中的各个参数能够很好的控制多孔混凝土需求的孔隙率。同时，在多孔混凝土的配合比设计中不能够直接对与混凝土抗折强度进行配比,一定要满足多孔混凝土的目标孔隙率。再次，路用多孔混凝土的配合比设计的想法与实际的配合比参数的确定，需要在全目标的混凝土孔隙率的范围内进行，优选出最佳的配合比运用在施工中。

参考文献

[1]许燕莲,李荣炜,谭学军,肖萍,邝光明.植被型多孔混凝土的制备与植生试验[J].新型建筑材料.2009(02).

[2]孙艳红.多孔混凝土路用性能研究[J].山西建筑.2010(13).