【试题】

　　试计算某重交通二级公路面层水泥混凝土配合比。(以弯拉强度为设计指标的设计方法)

　　[原始资料]

　　(1) 某重交通为二级公路面层水泥混凝土(无抗冰冻性要求)，要求混凝土设计弯拉强度标准值fr

　　为5.0MPa，施工单位混凝土弯拉强度样本的标准差s为0.5MPa(n=9)。混凝土由机械搅拌并振捣，采用滑模摊铺机摊铺，拌和机出口拌和物坍落度要求为30~50mm。

　　(2) 组成材料

　　普通硅酸盐水泥42.5级，实测水泥28d抗折强度为8.3MPa，水泥密度pc=3100kg/m3;

　　中砂：表观密度　ps=2630kg/m3，细度模数为2.6;碎石：4.75~31.5mm，表观密度pg=2700kg/m3，振实密度pgh=1701kg/m3;水：自来水。掺加0.6%的减水剂，减水率为12%。

　　【设计步骤】

　　确定目标配合比：

　　(1) 计算配制弯拉强度(fc　)

　　由表1，当某重交通二级公路面层水泥混凝土样本数为9时，保证率系数t为0.37。

　　表1 保证率系数t

　　按照表2，二级公路变异水平应不低于”中“，混凝土弯拉强度变异系数 0.10≤c≥0.15，取中值0.125。

　　表2 变异系数的范围

　　根据设计要求， f=5.0MPa，将以上参数带入混凝土配制弯拉强度公式：fc=5.93(MPa)

　　(2)确定水灰比(W/C)

　　按弯拉强度计算水灰比。由所给材料：水泥实测抗折强度fs=8.3MPa

　　，计算得配制弯拉强度到的混凝土fc=5.93MPa

　　，粗集料为碎石代入计算混凝土水灰比W/C公式=0.40

　　经耐久性校核，混凝土为高速公路路面所用，无抗冰冻性要求，查表3，得最大水灰比为0.46，故按照强度计算的水灰比结果符合耐久性要求，取水灰比W/C=0.40，灰水比C/W=2.50。

　　表3各级公路面层水泥混凝土最大水灰(胶)比和最小单位水泥用量

　　(2)确定砂率( βs) 由砂的细度模数2.6确定采用碎石，查表4，取混凝土砂率=34%

　　表4 水泥混凝土的砂率

　　① 由坍落度要求30~50mm，取40mm，灰水比C/W=2.50，砂率为34%，代入下列公式计算单位用水量=166kg/m³　)

　　查表5得最大单位用水量为160kg/m3，故计算单位用水量166kg/m3大于最大单位用水量，应掺加水泥质量的0.6%的减水剂降低单位用水量。减水剂的实测减水率为12%。

　　表5 面层水泥混凝土最大单位用水量(kg/m3)

　　② 掺减水剂的混凝土单位用水量，按下式计算：m=146

　　(1) 确定单位水泥用量(mco　)

　　将单位用水量146kg/m3,灰水比C/W=2.50，代入式计算单位水泥用量=1(kg/m3)

　　查表3得满足耐久性要求的最小水泥用量为310kg/m3，由此取计算水泥用量365kg/m3。

　　(2) 计算减水剂掺量　mao=mco.β　(kg/m3) (3) 计算粗、细集料用量mg,mso将上面的计算结果代入方程组：

　　解得：砂用量mso=661kg/m3;

　　碎石用量mgo=1283kg/m3。

　　(4) 验算

　　碎石的填充体积率=75.4%

　　大于70%，符合要求。由此确定路面混凝土的“目标配合比”为mco:mwo:mso:mgo=365:146:661:1283。

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