CN115536335B - 一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土及其配合比设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土及其配合比设计方法。用于路肩滑模施工的多孔混凝土包括道路硅酸盐水泥、粗集料、拌和用水和减水剂。其中，粗集料与道路硅酸盐水泥的重量比为412.5:100。拌和用水与道路硅酸盐水泥的重量比为22：100。减水剂与道路硅酸盐水泥的重量比＝1.2:100，是一种混凝土中带浆的粗集料互相黏嵌、挤压的环境友好型水泥混凝土。集料与水泥重量比＝412.5:100；水与水泥重量比＝22：100；外加剂与水泥重量比＝1.2:100；设计容重为：2140kg/m3,7d抗压强度16.5MPa，28d抗压强度20.6MPa。

Description

一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土及其配合比设计方法
技术领域
本发明涉及道路施工技术领域，具体涉及一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土及其配合比设计方法。
背景技术
无砂大孔混凝土是由水泥、粗集料、拌和用水以及外加剂拌制而成的一种特殊绿色生态混凝土。其具有强度低、空隙率高和连通空隙多等特点，可应用于山体护坡、河川护堤等实际工程中。其内部空隙可为植物根须生长、植物所需养料和水分储存提供足够的空间。无砂大孔混凝土是结构和功能一体化的绿色混凝土，而结构和功能往往是比较矛盾的，现有大量研究发现，该混凝土存在问题集中在强度高混凝土其孔隙率则低，孔隙率高则强度低等缺陷，在高速公路护坡结构部位应用较少。目前国内外对无砂大孔混凝土的设计方法有查表法、经验公式法和体积法，三种方法各有特点，但均需结合地方材料特点和试拌试验结果进行适当调整。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土及其配合比设计方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土，包括道路硅酸盐水泥、粗集料、拌和用水和减水剂。其中，粗集料与道路硅酸盐水泥的重量比为412.5:100。拌和用水与道路硅酸盐水泥的重量比为22：100。减水剂与道路硅酸盐水泥的重量比＝1.2:100。
作为本发明进一步的方案：多孔混凝土的设计容重为2140kg/m3,7天的抗压强度16.5MPa，28天的抗压强度20.6MPa。
作为本发明进一步的方案：道路硅酸盐水泥的标准稠度用水量为27％。初凝时间为165min，终凝时间为215min。安定性为0.5。
作为本发明进一步的方案：粗集料为9.5-19mm粗集料，压碎值为20.3％，洛杉矶磨耗值为17.5。含泥量0.5％，吸水率0.4％，松散堆积密度1650kg/m3。
作为本发明进一步的方案：减水剂为CPA-R减水剂，初凝时间差为75min，终凝时间差为45min，固含量为17％，含气量3.2％，减水率24.1％，泌水率5.6％。
本发明还公开了一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土配合比设计方法,包括以下步骤：
S1、选定原材料，并对原材料进行性能检验。其中，原材料包括道路硅酸盐水泥、粗集料和减水剂。
S2、选定试验环境和设备。其中，试验环境温度为15-25℃，湿度不小于50％。试验设备包括液压万能试验机和碎石压碎值试验仪。
S3、采用公式法确定基准配合比设计。
S4、根据多孔混凝土的结构特点，确定适宜的试件制备方法，包括拌和与成型方法。
S5、采用拌合楼试拌，并检测试件无砂大孔混凝土的抗压强度和空隙率指标。
S6、根据基准配合比设计和拌合楼试拌数据，现场选定一段高速公路路肩段进行试铺，验证配合比设计可行性。
S7、验证完成后进行路肩滑模施工，施工后漏至空气中养生，做好交通转换。
作为本发明进一步的方案：养生至28d龄期后，检测试件的强度。同时现场切割150mm*150mm*150mm大小试块，检测试块强度和空隙率指标。
作为本发明进一步的方案：步骤S3包括：
S31、计算配制28天抗压强度值。公式如下：
fcu.0＝fcu.k+1.645σ。
式中，fcu.0为混凝土配制强度，fcu.k为混凝土立方体抗压强度标准值，σ为混凝土强度标准差。
S32、计算混凝土强度值fce。
S33、估算水泥用量mc0。公式如下：
mc0＝784.93*fcu.0/fce+69.36。
S34、根据粗集料的规格类型，计算水灰比W/C。公式如下：
W/C＝0.58-0.000715*mc0。
S35、计算用水量mw。公式如下：
mw＝W/C*mc0。
S36、计算实际水灰比。
S37、确定碎石用量。
S38、确定减水剂用量ma0。公式如下：
ma0＝mc0*βa。
式中，βa为减水剂添加系数。
S39、得到基准配合比。
本发明的有益效果：
1、本发明设计的一种用于公路路肩滑模施工的多孔混凝土，经前期大量试拌，选定公式法进行配合比设计，设计出的无砂大孔混凝土主要是由P.R7.5道路硅酸盐水泥、9.5～19mm粗集料、拌和用水和高性能减水剂拌合而成的一种混凝土中带浆的粗集料互相黏嵌、挤压的环境友好型水泥混凝土。集料与水泥重量比＝412.5:100；水与水泥重量比＝22：100；外加剂与水泥重量比＝1.2:100；设计容重为：2140kg/m3,7d抗压强度16.5MPa，28d抗压强度20.6MPa。
2、多孔混凝土设计步骤明确，方法简单并且具体，易于掌握，能够实际采用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明用于路肩滑模施工的多孔混凝土配合比设计方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例公开了一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土，包括道路硅酸盐水泥、粗集料、拌和用水和减水剂。其中，粗集料与道路硅酸盐水泥的重量比为412.5:100。拌和用水与道路硅酸盐水泥的重量比为22：100。减水剂与道路硅酸盐水泥的重量比＝1.2:100。多孔混凝土的设计容重为2140kg/m3,7天的抗压强度16.5MPa，28天的抗压强度20.6MPa。
其中，道路硅酸盐水泥选用道路硅酸盐水泥P.R7.5，主要性能指标如表1。
表1
Figure BDA0003866746120000041
粗集料为9.5-19mm粗集料，主要指标如表2。
表2
Figure BDA0003866746120000051
减水剂为CPA-R减水剂，主要指标如表3。
表3
Figure BDA0003866746120000052
实施例2
本发明实施例公开了一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土配合比设计方法，请参阅土1，包括如下步骤S1-S7。
S1、选定原材料，并对原材料进行性能检验。其中，原材料包括道路硅酸盐水泥、粗集料和减水剂。道路硅酸盐水泥的标准稠度用水量为27％。初凝时间为165min，终凝时间为215min。安定性为0.5。粗集料为9.5-19mm粗集料，压碎值为20.3％，洛杉矶磨耗值为17.5。含泥量0.5％，吸水率0.4％，松散堆积密度1650kg/m3。减水剂为CPA-R减水剂，初凝时间差为75min，终凝时间差为45min，固含量为17％，含气量3.2％，减水率24.1％，泌水率5.6％。
S2、选定试验环境和设备。其中，试验环境温度为15-25℃，湿度不小于50％。试验设备包括液压万能试验机和碎石压碎值试验仪。
S3、采用公式法确定基准配合比设计。
本发明中，步骤S3具体包括：
S31、计算配制28天抗压强度值。公式如下：
fcu.0＝fcu.k+1.645σ。
式中，fcu.0为混凝土配制强度，fcu.k为混凝土立方体抗压强度标准值，σ为混凝土强度标准差(如表4)。
表4
混凝土强度等级 ≤C20 C25～C45 C50～C55
σ(MPa) 4.0 5.0 6.0
在本实施例中，fcu.0＝fcu.k+1.645σ＝20+1.645×4.0＝26.6Mpa。
S32、计算混凝土强度值fce。在本实施例中，fce＝1.16*42.5＝49.3MPa。
S33、估算水泥用量mc0。公式如下：
mc0＝784.93*fcu.0/fce+69.36。
mc0＝784.93*fcu.0/fce+69.36＝69.36+784.93*26.6/49.3＝493(kg/m3)，考虑经济性和现场施工，选定水泥用量为400kg/m3。
S34、根据粗集料的规格类型，计算水灰比W/C。公式如下：
W/C＝0.58-0.000715*mc0。
具体的，采用人工全捣法，
W/C＝0.58-0.000715*mc0＝0.58-0.000715*400＝0.29。
S35、计算用水量mw。公式如下：
mw＝W/C*mc0。
具体的，m＝W/C*mc0＝0.29*400＝116(kg/m3)，由外加剂减水率24.1％可知，实际用水量mw＝m*(1-0.241)＝88(kg/m3)。
S36、计算实际水灰比，88/400＝0.22。
S37、确定碎石用量。
具体的，根据碎石松方堆积密度为1650kg/m3，则mg＝1650kg/m3。
S38、确定减水剂用量ma0。公式如下：
ma0＝mc0*βa。
式中，βa为减水剂添加系数。具体的，ma0＝400*1.2％＝4.8kg。
S39、得到基准配合比。水泥：碎石：水：减水剂＝400：1650：88：4.8。
S4、根据多孔混凝土的结构特点，确定适宜的试件制备方法，包括拌和与成型方法。具体的，通过上述计算确定基准无砂大孔配合比掺配比例，由于粗集料表面直接裹上一层水泥浆，水泥浆的多少、稀稠直接影响到无砂大孔混凝土的强度和孔隙率的大小。在拌制过程中影响最显著的就是粗集料本身吸水率的问题，粗集料吸水控制不当，则影响最佳用水量的确定和计算用水量无法满足拌制所需用水量，最终导致所配置无砂大孔混凝土得不到目标空隙率和强度。
成型方式对无砂大孔混凝土本身性能影响较大，尤其是抗压强度，通过对比人工捣实和静压法对比可以知道，采用静压法可以实现无砂大孔混凝土成型。通过试验成型得到无砂大孔混凝土7d抗压强度16.5MPa，28d抗压强度20.6MPa。
S5、采用拌合楼试拌，并检测试件无砂大孔混凝土的抗压强度和空隙率指标。具体的，通过拌合站皮带上料，将进场粗集料、水泥、外加剂加水拌制成型无砂大孔混凝土，检测无砂大孔混凝土的抗压强度和空隙率等重要指标。搅拌楼必须通过法定计量单位计量标定。配备和采用有计算机自动称碎石含水量反馈控制系统的搅拌楼进行生产。
S6、根据基准配合比设计和拌合楼试拌数据，现场选定一段高速公路路肩段进行试铺，验证配合比设计可行性。具体的，根据前期配合比设计和拌合楼试拌数据，现场选定一段高速公路路肩段进行试铺，验证配合比设计可行性。通过下承层处理，现场运输路线制定，后场搅拌、运输到现场摊铺，现场取样成型无砂大孔混凝土试件，空气中养护到龄期后检测相关指标。
S7、验证完成后进行路肩滑模施工，施工后漏至空气中养生，做好交通转换。具体的，无砂大孔混凝土施工后漏至空气中养生，做好交通转换。同时养生期间及时洒水，不能灌水养生，要确保水泥砼内部水分充足，进而保证强度增长，养生完毕后及时拆模。
需要说明的是，养生至28d龄期后，检测试件的强度。同时现场切割150mm*150mm*150mm大小试块，检测试块强度和空隙率指标。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土配合比设计方法,其特征在于，包括以下步骤：
S1、选定原材料，并对原材料进行性能检验；其中，原材料包括道路硅酸盐水泥、粗集料和减水剂；
S2、选定试验环境和设备；其中，试验环境温度为15-25℃，湿度不小于50%；试验设备包括液压万能试验机和碎石压碎值试验仪；
S3、采用公式法确定基准配合比设计；
其中，步骤S3包括：
S31、计算配制28天抗压强度值；公式如下：
fcu.0=fcu.k+1.645σ；
式中，fcu.0为混凝土配制强度，fcu.k为混凝土立方体抗压强度标准值，σ为混凝土强度标准差；
S32、计算混凝土强度值fce；
S33、估算水泥用量mc0；公式如下：
mc0=784.93*fcu.0/fce+69.36；
S34、根据粗集料的规格类型，计算水灰比W/C；公式如下：
W/C=0.58-0.000715*mc0；
S35、计算用水量mw；公式如下：
mw=W/C*mc0；
S36、计算实际水灰比；
S37、确定碎石用量；
S38、确定减水剂用量ma0；公式如下：
ma0=mc0*βa；
式中，βa为减水剂添加系数；
S39、得到基准配合比；
S4、根据多孔混凝土的结构特点，确定适宜的试件制备方法，包括拌和与成型方法；
S5、采用拌合楼试拌，并检测试件无砂大孔混凝土的抗压强度和空隙率指标；
S6、根据基准配合比设计和拌合楼试拌数据，现场选定一段高速公路路肩段进行试铺，验证配合比设计可行性；
S7、验证完成后进行路肩滑模施工，施工后漏至空气中养生，做好交通转换。
2.根据权利要求1所述的一种用于路肩滑模施工的多孔混凝土配合比设计方法,其特征在于，养生至28d龄期后，检测试件的强度；同时现场切割150mm*150mm*150mm大小试块，检测试块强度和空隙率指标。
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