云羅高速碾壓混凝土基層配合比設計方法

李紅杰

(廣東省長大公路工程有限公司)

0 前言

云羅高速全線采用24 cm碾壓混凝土上基層代替以往水泥穩定級配碎石上基層，以期為廣東地區重載交通作用下的瀝青路面耐久性問題積累經驗。但是，通過查閱文獻發現路用碾壓混凝土基層配合比在國內并無系統、完備的設計方法。在參考以往資料的基礎上，結合云羅高速碾壓混凝土應用實際，從因素選擇與水平確定、試驗設計、因素影響分析、最優組合確定、最佳配合比確定以及驗證等方面系統的介紹了路用碾壓混凝土基層配合比的設計與優化方法，以資同行參考借鑒。

1 原材料

1.1 水泥與拌和用水

水泥為廣東云浮生產的金鷹牌PC32.5級復合緩凝硅酸鹽水泥，其相關技術指標符合規范要求。拌和用水為飲用水。

1.2 集料

采用云浮市茅坪石場加工的花崗巖集料，粒徑為0～5 mm、5～10 mm、10～20 mm，天然砂產于廣東省云浮市和都砂場，原材料均各項技術指標均符合規范要求。

2 試驗方法

2.1 級配選擇

根據各檔集料的篩分結果及以往施工經驗，擬定了三組不同級配的混合料，10～20 mm、5～10 mm、河砂與0～5 mm占比:級配 1 為33∶22∶31∶14;級配 2 為34∶23∶28∶15;級配 3為 35∶24∶25∶16。

2.2 試驗方法

采用絕對體積法，選定基層配比的3個主要參數:單位水泥用量、水灰比、級配，并根據相關文獻和以往經驗選定因素的3個水平，見表1。

表1 因素水平表

3 試驗結果與分析

3.1 正交試驗結果

按照L9(34)正交表共安排9次試驗，各組試驗的因素組合和試驗結果見表2。

表2 試驗結果

3.2 K值與極差分析

正交試驗K值與極差分析見表3，其中K為試驗結果之和。

表3 試驗結果分析

從表3中極差分析可見，水泥用量、水灰比、級配對混凝土拌和物的稠度都有較大的影響，水泥用量影響最大，水灰比次之，影響最小的是級配，由此可見水泥漿的稠度和數量是硬性混凝土工作性的主要原因。從抗壓強度上來分析，無論是7d，還是28d，水泥劑量和級配的影響最大，由此可見水泥用量和礦料的骨架結構是影響強度發展的主要原因，水泥漿提供了骨料之間的粘結力，骨料之間的相互嵌擠提供了較大的界面摩擦力。

3.3 最佳組合確定

從正交試驗極差分析可知，在保證良好的施工性能，即可碾性、易密性的前提下，選擇較少水泥用量，同時又能滿足強度要求的配合比是適合工程應用的，初步選定水泥用量為240 kg/m3，水泥用量太低，盡管造價降低，但是強度保證系數隨之降低，水泥用量太高，不經濟;級配2靠近級配中值，施工過程中比較容易控制。根據改進維勃稠度試驗，水灰比太小，拌和物比較干硬，流動性較差，施工難以壓實，強度較低;水灰比過大，盡管流動較強，但是混凝土拌和物粘聚性差，施工過程中容易離析、流漿。綜合分析，最佳配合比為水泥用量240 kg/m3、水灰比0.5、級配2。但是正交表沒有包含這組試驗，必須進行驗證，確保配合比可行，滿足施工技術要求。

3.4 最佳配合比組合驗證

根據正交試驗綜合分析提出的最佳配合比(水泥用量240 kg/m3、水灰比0.5、級配2)成型試件，進行試驗，結果見表4。

表4 最佳配合比試驗驗證結果

從表4可知，該組配合比能保證良好的施工性能和強度等技術指標要求。

4 總結

根據云羅路面碾壓混凝土基層工程實際，將級配、單位水泥用量、水灰比作為影響強度和VC值的因素，根據經驗確定各因素水平，通過正交試驗分析各個因素對碾壓混凝土基層強度與VC值的影響程度，結合工地實際情況的基礎上確定因素間的最佳組合并通過試驗驗證其適用性，整個設計流程科學、合理，可為工程人員提供一定的參考。

［1］ 公路水泥混凝土路面施工技術規范(JTG F30-2003)［S］.

［2］ 公路路面基層施工技術規范(JTJ 034-2000)［S］.

［3］ 廖樹忠，黃永茂，周毅.云梧高速公路碾壓混凝土基層碾壓工藝研究［J］.中外公路，2011，(6).

［4］ 陳艷.碾壓混凝土基層在京珠高速公路擴建工程中的應用［J］.公路交通科技，2007，(3).