0引言
對(duì)于我國(guó)公路建設(shè)來(lái)說(shuō)，主要材料已從原來(lái)的單一瀝青到瀝青混凝土路面以及水泥混凝土路面兩種類型，推動(dòng)我國(guó)公路工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展和創(chuàng)新公路工程 。因此，為保證公路工程建設(shè)總體質(zhì)量，需要注重對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、合理的配合比設(shè)計(jì)，并加強(qiáng)檢測(cè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)公路后期運(yùn)行的安全性、車輛平穩(wěn)性。
1水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)分析
1.1明確設(shè)計(jì)圖紙的所有要求
開展水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)工作時(shí)，首先需要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙上的各種要求有一個(gè)全面性、準(zhǔn)確性的認(rèn)識(shí)和把握，在此基礎(chǔ)上根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)水泥混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度及耐久性要求進(jìn)行分析公路工程 。與此同時(shí)，將圖紙上所包含的混凝土硬度、耐久性和組件橫截面等情況，按照設(shè)計(jì)需要綜合選擇配比方式，科學(xué)、合理設(shè)置水泥種類和石子粒度等參數(shù)。只有掌握這些指標(biāo)之后，才能明確其是否符合工程特有特性以及施工環(huán)境要求，并對(duì)接下來(lái)的工程施工加以正確施工。
除此之外，還需要根據(jù)設(shè)計(jì)圖選擇高效高質(zhì)的工藝技術(shù)，確定運(yùn)輸設(shè)備、灌注設(shè)施和其他機(jī)械設(shè)備，要求相關(guān)工作人員控制好這些設(shè)備的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，明確是否加入外加劑以及外加劑摻量公路工程 。經(jīng)過以上幾點(diǎn)的綜合考慮，才能使水泥混凝土的配合比變得更合理，并且能夠與施工圖紙相適應(yīng)。
還應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)的是原材料的選擇公路工程 。檢測(cè)人員必須先對(duì)進(jìn)行配比設(shè)計(jì)的原材料的各項(xiàng)參數(shù)嚴(yán)格把控，否則會(huì)因?yàn)樵牧腺|(zhì)量而影響到所設(shè)計(jì)的水泥混凝土總體質(zhì)量。最后根據(jù)所掌握資料選出合適的配比參數(shù)，來(lái)進(jìn)行水泥混凝土的配合比設(shè)計(jì)。
1.2明確原材料的影響效果
水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)過程中，原材料的選擇將對(duì)配合比設(shè)計(jì)產(chǎn)生一定程度上的影響，這就需要我們能夠注重原材料選擇工作，強(qiáng)調(diào)購(gòu)買、入場(chǎng)、應(yīng)用等多個(gè)環(huán)節(jié)工作的開展公路工程 。不同原材料對(duì)水泥混凝土的配合比產(chǎn)生影響，如不同類型的水泥（如硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥等）具有不同的物理性能和化學(xué)組成，對(duì)混凝土強(qiáng)度、凝結(jié)時(shí)間、耐久性等將起到影響效果。再如，骨料的選擇也十分重要。
需要選擇粗細(xì)相結(jié)合的骨料，主要是指粗骨料（石子）（如圖1）和細(xì)骨料（砂）的粒徑、級(jí)配、含泥量等二者的特性都將直接影響混凝土的拌合物性能、強(qiáng)度和耐久性公路工程 。實(shí)際施工過程中，應(yīng)選擇粒徑適宜、級(jí)配良好的骨料，以提高混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度。
對(duì)此，我們需要在水泥混凝土的配合比設(shè)計(jì)工作開展過程中，充分按照工程要求選擇適宜的水泥類型，并科學(xué)、合理控制水泥用量，如過高的水泥用量將導(dǎo)致成本增加，并且可能導(dǎo)致水化熱過高，影響混凝土的實(shí)際應(yīng)用性能公路工程 。
1.3明確砂率的影響效果
砂率主要是指混凝土中細(xì)骨料（砂）占骨料總量的比例公路工程 。砂率將對(duì)混凝土流動(dòng)性、強(qiáng)度等產(chǎn)生影響。如果砂率過高，則有可能導(dǎo)致混凝土拌和物過于黏稠，流動(dòng)性差，增加施工難度，并降低混凝土強(qiáng)度；砂率過低雖能提高流動(dòng)性，但將導(dǎo)致混凝土過于稀松，導(dǎo)致出現(xiàn)強(qiáng)度不足的問題。
因此，我們需要通過試驗(yàn)確定最佳砂率，確保混凝土具有良好的流動(dòng)性、和易性和強(qiáng)度，并結(jié)合骨料的級(jí)配和形狀，以進(jìn)一步提高混凝土的性能，優(yōu)化其實(shí)際應(yīng)用效果公路工程 。
1.4明確水膠比的影響效果
首先，水膠比對(duì)強(qiáng)度影響最為明顯公路工程 。混凝土的強(qiáng)度會(huì)隨著水膠比的降低而提高，因?yàn)樗z比變小將導(dǎo)致水泥與水反應(yīng)生成的水化產(chǎn)物變多，水化產(chǎn)物變多就增加了混凝土的密實(shí)性和強(qiáng)度；而水膠比變大，則會(huì)導(dǎo)致水泥顆粒分散，減少了水泥與水的有效反應(yīng)面積，從而影響強(qiáng)度的發(fā)展。但是水泥與水反應(yīng)生成水化產(chǎn)物的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的水化熱，水化熱較大時(shí)，混凝土內(nèi)部溫度升高較快，又可能導(dǎo)致混凝土開裂；反之，水膠比大，則水化熱較小，可以減少混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)。
其次，混凝土的耐久性隨著水膠比的變小而可能變好公路工程 。因?yàn)樗a(chǎn)物更密實(shí)，減少了滲透性。而過多的水分和氣泡可能導(dǎo)致滲透性增加，降低抗?jié)B、抗凍等耐久性能。
最后，水膠比過小，混凝土的和易性較差，因?yàn)樗酀{體較稠，不易于流動(dòng)和均勻分布公路工程 。水膠比過大，混凝土的和易性較好，因?yàn)檫^多的水分使得混凝土更易于攪拌和澆筑。
因此，在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程要求、環(huán)境條件和施工方法等因素綜合考慮，選擇合適的水膠比，以保證混凝土的強(qiáng)度、耐久性和工作性公路工程 。
1.5影響配合比設(shè)計(jì)因素
科學(xué)、合理的水泥混凝土配合比可以提高混凝土強(qiáng)度與質(zhì)量，并幫助公路工程的整體質(zhì)量得到一個(gè)優(yōu)良效果公路工程 。通過多年實(shí)踐，相關(guān)領(lǐng)域的研究人員發(fā)現(xiàn)在水泥混凝土的設(shè)計(jì)過程中，容易受到多方面因素的影響。
首先，水膠比的在水泥土配合中影響較為明顯公路工程 。通常情況下，水膠比越小，混凝土硬度也就越高，所以為改善工作性能，有必要降低水膠比。
其次，要確定砂率，并將其作為一項(xiàng)非常重要的數(shù)據(jù)，因?yàn)樯奥蕦⒅苯佑绊懼嗷炷恋拿軐?shí)程度公路工程 。在配比時(shí)必須掌握好砂率配比，因?yàn)樵诳偟乃嗷炷翑?shù)量恒定情況下，如果砂率太大，混凝土水泥漿將變得稀薄，導(dǎo)致在具體應(yīng)用過程中，對(duì)混凝土的整體收縮情況造成影響。
最后，用水量的確定也將對(duì)配合比產(chǎn)生影響公路工程 。對(duì)此，相關(guān)工作人員必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的要求，按照試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)置比例，以達(dá)到最優(yōu)良的水泥混凝土配合比。
2優(yōu)化水泥混凝土配合比的措施
2.1骨料的合理選用
優(yōu)質(zhì)骨料能夠極大改善混凝土的各項(xiàng)性能，并對(duì)配合比進(jìn)行優(yōu)化，幫助工程的整體建設(shè)更具經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性公路工程 。與此同時(shí)，不同種類水泥及混凝土還將對(duì)骨料的需求各不相同。對(duì)于砂石級(jí)配、細(xì)度模數(shù)、含泥量以及泥塊含量等都有詳細(xì)規(guī)定。通常情況下，在配制低強(qiáng)度混凝土?xí)r，可采用細(xì)砂對(duì)其進(jìn)行調(diào)整；配比高強(qiáng)度的混凝土，宜選用中砂或粗砂。
需要注意的是，骨料級(jí)配與其流動(dòng)性能密切相關(guān)，并對(duì)其施工性能產(chǎn)生影響公路工程 。采用細(xì)石配比粗石配成的混凝土具有更高強(qiáng)度，這是由于高強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度對(duì)材料界面更加敏感；小卵石與水泥石之間的過渡層、厚度都很小，對(duì)大缺陷的形成沒有好處，但對(duì)界面結(jié)合強(qiáng)度有促進(jìn)作用。
2.2使用活性礦物的摻合物
活性礦物摻合物的加入對(duì)混凝土進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要意義公路工程 。具體來(lái)說(shuō)，通過添加活性礦物添加劑，如硅灰、鋼渣粉等，有助于改善混凝土的各項(xiàng)性能，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)配合比。例如，硅微粉中的硅組分可加速二次反應(yīng)，即硅微粉與羥基氧化鈣在界面處生成膠凝水化硅酸鈣，并將其沉積于界面孔內(nèi)，從而改善混凝土的力學(xué)性能；同時(shí)，硅微粉填充的空隙也有利于優(yōu)化混凝土微孔結(jié)構(gòu)；適量的活性礦物外加劑還有助于降低用水量，降低拌和時(shí)產(chǎn)生的水泥水化熱，從而可以有效控制并防止水泥混凝土應(yīng)用時(shí)的開裂情況。
2.3利用減水劑優(yōu)化配合比
通常情況下，通過合理使用減水劑，可有效改善水膠比含量較少時(shí)的流動(dòng)性；若使用聚羧酸類減水劑，則可防止混凝土塌落，提高工作性能，并對(duì)緩凝等問題進(jìn)行合理控制公路工程 。除此之外，針對(duì)水泥混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化工作時(shí)，還應(yīng)明確不同減水劑的應(yīng)用性能（如表1）。
2.4合理調(diào)節(jié)和優(yōu)化配合比參數(shù)
在配制混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格控制水膠比、漿骨比、砂率和用水量等各項(xiàng)參數(shù)公路工程 。在一般條件下，要緊密結(jié)合混凝土特性以及工程的實(shí)際需求，對(duì)水灰比進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂疲瑴p小水灰比，改善其耐久、抗?jié)B等方面的性能。
通常來(lái)說(shuō)，C50水泥的水膠比為0.37～0.32；C40水泥水膠比為0.37～0.42；C30水泥水膠比為0.47～0.43公路工程 。在確定混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度及設(shè)計(jì)圖紙所要求的混凝土的各項(xiàng)性能后。應(yīng)先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及原材料性能選定一個(gè)合適的水膠比，再根據(jù)外加劑的類型、摻量等，確定用水量。漿骨比主要是指水泥漿與集料的體積比，一般以7:13為宜，此時(shí)混凝土性能最好。對(duì)于大體積混凝土，既要保證強(qiáng)度又要降低水化熱，通常用15%～30%的礦渣粉或粉煤灰取代水泥。砂率也是混凝土配合比設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要控制因素，在低砂率條件下，混凝土強(qiáng)度、彈性模量也都會(huì)下降。因此，在水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)過程中必須對(duì)總的膠凝材料用量、水泥用量、砂率等進(jìn)行合理化控制。其中，水泥漿料的總摻量應(yīng)小于360kg/m3，膠凝材料摻量應(yīng)以420～480kg/m3為宜，減水劑摻量應(yīng)控制在1.5%～2.0%，以保證混凝土的流動(dòng)性較好，同時(shí)也能確保混凝土的強(qiáng)度和坍落度。
3實(shí)際檢測(cè)案例分析
3.1工程概況
本研究所選案例主要是國(guó)內(nèi)某市某公路工程建設(shè)項(xiàng)目，其建設(shè)的全長(zhǎng)約為8.3km，屬于國(guó)家一級(jí)公路建設(shè)項(xiàng)目，同時(shí)還采用雙向4車道設(shè)計(jì)模式，車速為60km/h公路工程 。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，重點(diǎn)包括3座橋梁（總長(zhǎng)1127.5m）、約20座涵洞及通道工程，以及1座隧道工程（長(zhǎng)約845.5m）。工程主要使用普通水泥混凝土，涵蓋C50、C40、C35、C30、C25、C20等多種類型。
3.2該工程配合比設(shè)計(jì)步驟（以C50為例）
（1）σ的選取
按照混凝土強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行確定；本配合比設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C50公路工程 ，依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》表4.0.2規(guī)定，σ取值為6.0MPa
（2）確定試配強(qiáng)度
fcu,o≥fcu,k+1.645σ=50+1.645×6.0=59.9MPa
（3）計(jì)算水膠比W/B
確定回歸系數(shù)αa、αb，膠凝材料28d膠砂抗壓強(qiáng)度f(wàn)b、膠砂抗壓強(qiáng)度值fce,g和水泥強(qiáng)度等級(jí)富裕系數(shù)γc，按JGJ55-2011上述參數(shù)取值如下表2公路工程 。
W/B=αafb/(fcu.oαaαbfb)=0.53×52.5×1.10×1.00×1.00/(59.9+0.53×0.20×52.5×1.10×1.00×1.00)=0.46；根據(jù)JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，取水膠比W/B=0.38公路工程 。
（4）計(jì)算單位用水量mwo
根據(jù)JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》表5.2.12中90mm坍落度的用水量為基礎(chǔ)，按每增加20mm坍落度相應(yīng)增加5kg/m3用水量來(lái)推定未摻外加劑時(shí)的用水量公路工程 。經(jīng)試拌，為滿足坍落度要求摻外加劑（摻量1.0%）后每立方米用水量mwo=157kg/m3。
（5）單位膠凝材料用量mbo
mbo=mwo/(W/B)=157/0.38=413kg/m3
5.1水泥用量mco
mco=mbo=413kg
（6）單位混凝土中外加劑用量mao
mao=mbo×βa=413×1.0%=4.13kg/m3
（7）減水劑含水量
4.13×(119.04%)=3kg/m3；扣除減水劑中的含水量后公路工程 ，實(shí)際用水量為1573=154kg/m3
（8）砂率選取
選取砂率βs根據(jù)JGJ55-2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》表5.4.2要求，按照骨料粒徑、坍落度、拌和物性能及以往經(jīng)驗(yàn)綜合考慮，取砂率36%公路工程 。
（9）計(jì)算粗、細(xì)骨料單位用量mgo、mso
mbo+mao+mgo+mso+mwo=mcp=2430kg/m3
β=mso/(mso+mgo×100%
得：
mso=669kg/m3
mgo=1190kg/m3
每立方混凝土各材料初步用量：水泥:砂:碎石:外加劑:水=413:669:1190:4.13:154公路工程 。
（10）試驗(yàn)驗(yàn)證
試拌、調(diào)整：試拌0.025m3拌和物，各種材料用量如下表3（kg）公路工程 。經(jīng)試拌坍落度為165㎜，符合設(shè)計(jì)要求。砼拌和物實(shí)測(cè)表觀密度為2430㎏/m3。表觀密度實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之差的絕對(duì)值未超過計(jì)算值的2%，取計(jì)算配合比為基準(zhǔn)配合比。
（11）混凝土配合比根據(jù)
JGJ55-2011要求，以基準(zhǔn)配合比為基礎(chǔ)（B組水膠比分別增加和減少0.02，砂率分別增加和減少1%，不同水膠比混凝土配合比（見表4）公路工程 。并根據(jù)混凝土拌合物拌合記錄（見表5）及混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果（見表6）從而選定合理的混凝土配合比。
根據(jù)三組配合比28d試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，該C50混凝土推薦配合比選用W/B=0.38，各種材料用量如下（kg/m3)：即水泥:砂:碎石:外加劑:水=413:669:1190:4.13:154用于現(xiàn)場(chǎng)施工公路工程 。本案例混凝土設(shè)計(jì)工作的開展過程中，主要是進(jìn)行詳細(xì)配合比計(jì)算、坍落度、表觀密度、彈性模量及強(qiáng)度檢測(cè)等多方面工作，以充分確定出符合工程要求的配合比，有效起到提高公路工程整體建設(shè)成效的作用。
除此之外，本工程案例還在計(jì)算施工配合比的工作中進(jìn)行創(chuàng)新，能夠?yàn)楸狙芯恳约邦I(lǐng)域的相關(guān)工作提供借鑒和思考公路工程 。具體來(lái)說(shuō)，混凝土的應(yīng)用過程中，通過試驗(yàn)室來(lái)確定水泥混凝土的配合比，同時(shí)強(qiáng)調(diào)各個(gè)材料都是以干燥狀態(tài)時(shí)進(jìn)行計(jì)算的，但是實(shí)際施工過程中，施工現(xiàn)場(chǎng)的各個(gè)材料都是露天堆放，如砂、石材料，所以材料中會(huì)含有一定的水分。在施工配比時(shí)，著重計(jì)算出材料中的含水量，然后在配合比時(shí)，去掉一部分水，這樣計(jì)算出合適施工的配合比。
4結(jié)論
綜上所述，從公路建設(shè)角度來(lái)看，水泥混凝土的應(yīng)用十分重要，它可以成為保證道路建設(shè)質(zhì)量，確保整個(gè)道路工程建設(shè)質(zhì)量的關(guān)鍵公路工程 。其中，水泥混凝土合理的配合比設(shè)計(jì)又非常關(guān)鍵，要求建設(shè)和設(shè)計(jì)部門要密切合作，進(jìn)行有效的溝通，對(duì)路面配合比的各個(gè)方面進(jìn)行科學(xué)分析，同時(shí)要強(qiáng)化在各個(gè)階段的配合比設(shè)計(jì)，從而全面保證公路路面的施工質(zhì)量，促進(jìn)公路的綜合運(yùn)營(yíng)，為促進(jìn) 我 國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的支撐。同時(shí)，還需要注重通過對(duì)混合料的科學(xué)控制，有效防止道路使用過程中出現(xiàn)的沉降、沉陷、開裂等現(xiàn)象，最大程度提供安全性、可靠性。