公路路面水泥混凝土配合比设计探讨

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1 水泥混凝土配合比设计的重要性

对公路路面水泥混凝土的质量加以评判，其指标主要包含路面的涨缩性、耐磨性、耐久性以及抗弯拉强度。对于水泥混凝土而言，不仅需要承受汽车行驶过程中的荷载，同时还要受到温度变化的影响，因此，在此种状况中，想要确保公路路面水泥混凝土的质量能够与设计指标相符，就必须要将混凝土的配合比设计工作进行优化。配合比设计工作的好坏，将会对公路路面的耐磨性能、耐久性、强度造成决定性的影响。重视混凝土的配合比设计工作，就能从源头上把控路面质量，还能够将公路的使用寿命提升，在保证路面质量的前提下，确保资源得到充分的利用。

2 影响水泥混凝土配合比设计的主要因素

2.1 砂率

在开展水泥混凝土的配合比设计工作期间，砂率占据着十分重要的地位。砂率的差异会造成混凝土当中孔隙的数量存在差异。砂率过高或者过低，都会对配合比设计的质量造成巨大影响。如果砂率过高，会导致混凝土拌合物中没有足够的水泥浆进行包裹，混凝土会出现和易性不良的现象，而且会造成硬化后的混凝土中孔隙数量增加，不能满足施工现场的施工要求。相反如果砂率过低，则会导致混凝土拌合物中水泥浆过多，细骨料过少，造成水泥混凝土中水泥浆对粗骨料的包裹性下降，不利于混凝土振捣密实。

2.2 水灰比

所谓的水灰比指的是混凝土中水与粉料中相对用量的比例。水灰比对混凝土的强度造成直接的影响。如果水灰比过高，将会导致水泥混凝土中粉料用量不足，而用水量过高则会造成混凝土中多余水分占据空洞较多，一旦水分蒸发，剩下的空洞将会影响到混凝土的强度。如果水灰比过低，将会导致混凝土过于黏稠，不利于施工，而且过高的粉料用量会造成混凝土更容易开裂。

2.3 对水泥混凝土强度与寿命的预期

如果水泥混凝土的强度以及寿命无法与预期目标相符，便无法投入至使用当中。在所需的强度基础上将混凝土设计强度适当增加，可以将混凝土因突发载荷或意外导致无法稳定的问题加以预防。但是，如果将配合比中设计强度过分提升，同样也会导致施工的成本加大，从而造成不必要的浪费现象。因此水泥混凝土的预期寿命同样也是开展配合比设计工作期间所需要考虑的重要因素，将预期寿命的长短作为参考依据，纳入混凝土配合比设计的过程中，合理调整混凝土配合比，在保证质量的前提下，可以减少不必要的浪费。

3 公路路面水泥混凝土配合比设计的优化策略

3.1 影响水灰比确定的因素

对于水泥混凝土而言，其强度由水灰比所决定，由于路面的强度等级存在差异，施工方式存在差异以及施工企业的技术素养存在差异，都会对水灰比的最终确定有所影响，另外，对于实际公路路面工程当中的路面强度设计需求也需要作出考虑，对以上因素展开综合的考虑，充分论证才能够确定最适宜的水灰比。

3.2 水灰比与混凝土的弯拉强度

现如今，我国在公路路面的水泥混凝土方面遵循《水泥混凝土路面设计规范》，并且将混凝土的弯拉强度划分为4.0、4.5、5.0 MPa三个等级。各级公路的保证率系数如表1所示，弯拉强度变异系数如表2所示，都作出了十分细致的说明。

表1 保证率系数按样本数n与判别概率p的参照表

表2 各级公路混凝土路面弯拉强度变异系数表

以混凝土弯拉强度的要求为5.0 MPa为例，《水泥混凝土路面设计规范》中对水灰比提出了0.40以上的规定，并且规定水灰比最低值要大于0.38。如果水灰比过低，粉料用量因为较多而无法完全进行水化反应，不仅会造成成本的增加和原材料的浪费，同时也会导致路面更容易出现裂缝的状况。将《水泥混凝土路面设计规范》作为依据，水灰比控制在0.45～0.38之间，粗集料体积率控制在75%左右，将水灰比的不同加以计算，混凝土当中水与粉料的用量如表3所示。

表3 水灰比不同时混凝土中水泥与水的用量计算

3.3 水灰比的确定

将混凝土弯拉强度的设计值，即fr=5 MPa时为例，首先将下列公式作为依据，从而将混凝土28 d试配强度fc=5.64 MPa进行计算：

式中：fc——配置28 d弯拉强度的均值（MPa）；

fr——设计弯拉强度标准值（MPa）为5.0 MPa；

Cv——弯拉强度的变异系数（可以通过表3获取）；

S——弯拉强度试验样本的标准差（MPa）；

T——保证率系数。

综合考虑混凝土预期的使用寿命、耐久性等因素，最终将水灰比确定为0.44，其计算的过程为：

W/C=1.568 4/（fc+1.009 7-0.359 5fs）=1.568 4/（6.0+1.009 7-0.359 5×8.6）=0.44。

4 结语

综上所述，对于公路路面的施工工作而言，水泥混凝土材料是不可或缺的重要存在，能够直接决定整体工程的施工效率与施工质量。所以，水泥混凝土的配合比设计与确定工作是施工前的准备工作中的重中之重，只有综合考虑各方面的因素，才能够避免沉降、塌陷或是裂缝等问题，确保公路路面在今后的使用能够更加安全与可靠。