李紅杰

(廣東省長(zhǎng)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(wěn)定級(jí)配碎石上基層，以期為廣東地區(qū)重載交通作用下的瀝青路面耐久性問(wèn)題積累經(jīng)驗(yàn)。但是，通過(guò)查閱文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)路用碾壓混凝土基層配合比在國(guó)內(nèi)并無(wú)系統(tǒng)、完備的設(shè)計(jì)方法。在參考以往資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合云羅高速碾壓混凝土應(yīng)用實(shí)際，從因素選擇與水平確定、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、因素影響分析、最優(yōu)組合確定、最佳配合比確定以及驗(yàn)證等方面系統(tǒng)的介紹了路用碾壓混凝土基層配合比的設(shè)計(jì)與優(yōu)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(chǎn)的金鷹牌PC32.5級(jí)復(fù)合緩凝硅酸鹽水泥，其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范要求。拌和用水為飲用水。

1.2 集料

采用云浮市茅坪石場(chǎng)加工的花崗巖集料，粒徑為0～5 mm、5～10 mm、10～20 mm，天然砂產(chǎn)于廣東省云浮市和都砂場(chǎng)，原材料均各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合規(guī)范要求。

2 試驗(yàn)方法

2.1 級(jí)配選擇

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

2.2 試驗(yàn)方法

采用絕對(duì)體積法，選定基層配比的3個(gè)主要參數(shù):單位水泥用量、水灰比、級(jí)配，并根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和以往經(jīng)驗(yàn)選定因素的3個(gè)水平，見(jiàn)表1。

表1 因素水平表

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

按照L9(34)正交表共安排9次試驗(yàn)，各組試驗(yàn)的因素組合和試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 試驗(yàn)結(jié)果

3.2 K值與極差分析

正交試驗(yàn)K值與極差分析見(jiàn)表3，其中K為試驗(yàn)結(jié)果之和。

表3 試驗(yàn)結(jié)果分析

從表3中極差分析可見(jiàn)，水泥用量、水灰比、級(jí)配對(duì)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(jí)配，由此可見(jiàn)水泥漿的稠度和數(shù)量是硬性混凝土工作性的主要原因。從抗壓強(qiáng)度上來(lái)分析，無(wú)論是7d，還是28d，水泥劑量和級(jí)配的影響最大，由此可見(jiàn)水泥用量和礦料的骨架結(jié)構(gòu)是影響強(qiáng)度發(fā)展的主要原因，水泥漿提供了骨料之間的粘結(jié)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(yàn)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(shí)又能滿足強(qiáng)度要求的配合比是適合工程應(yīng)用的，初步選定水泥用量為240 kg/m3，水泥用量太低，盡管造價(jià)降低，但是強(qiáng)度保證系數(shù)隨之降低，水泥用量太高，不經(jīng)濟(jì);級(jí)配2靠近級(jí)配中值，施工過(guò)程中比較容易控制。根據(jù)改進(jìn)維勃稠度試驗(yàn)，水灰比太小，拌和物比較干硬，流動(dòng)性較差，施工難以壓實(shí)，強(qiáng)度較低;水灰比過(guò)大，盡管流動(dòng)較強(qiáng)，但是混凝土拌和物粘聚性差，施工過(guò)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(jí)配2。但是正交表沒(méi)有包含這組試驗(yàn)，必須進(jìn)行驗(yàn)證，確保配合比可行，滿足施工技術(shù)要求。

3.4 最佳配合比組合驗(yàn)證

根據(jù)正交試驗(yàn)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(jí)配2)成型試件，進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 最佳配合比試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果

從表4可知，該組配合比能保證良好的施工性能和強(qiáng)度等技術(shù)指標(biāo)要求。

4 總結(jié)

根據(jù)云羅路面碾壓混凝土基層工程實(shí)際，將級(jí)配、單位水泥用量、水灰比作為影響強(qiáng)度和VC值的因素，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定各因素水平，通過(guò)正交試驗(yàn)分析各個(gè)因素對(duì)碾壓混凝土基層強(qiáng)度與VC值的影響程度，結(jié)合工地實(shí)際情況的基礎(chǔ)上確定因素間的最佳組合并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證其適用性，整個(gè)設(shè)計(jì)流程科學(xué)、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(shù)規(guī)范(JTG F30-2003)［S］.

［2］ 公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范(JTJ 034-2000)［S］.

［3］ 廖樹(shù)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(kuò)建工程中的應(yīng)用［J］.公路交通科技，2007，(3).