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路面混凝土C30Z4.5配合比设计计算 一、工程概况： 某乡村道路改造采用路面C30Z4.5混凝土，设计要求混凝土强度标准值fr为4.5MPa，混凝土由小型排震振捣施工，施工要求坍落度为70-90（mm）；试验室设计坍落度采取90-110（mm）。 二、原材料选用： 水泥：采用普通硅酸盐水泥P.O42.5，实测28d抗压强度45MPa、28d抗折强度8.0MPa，水泥密度ρc=3100kg/m3； 砂：II区中砂，含泥量小于0.5%，泥块含量0%，细度模数2.9，表观密度ρs=2700kg/m3； 碎石：采用1-2石子（5～25mm连续级配碎石），压碎指标小于8%，含泥量、泥块含量0%，表观密度ρg=2720kg/m3； 外加剂：高效减水剂，掺量1.7%，减水率15%； 水：自来水 三、设计计算： 普通混凝土配合比设计适用于滑模摊铺机、轨道摊铺机、三辊轴机组及小型机具四种施工方式。 根据各交通等级路面板的28d设计弯拉强度标准值fr应符合《公路水泥混凝土路面设计规范》的规定。 计算配制28d弯拉强度的均值。 fc=[fr/(1-1.04Cf)]+t.s 式中： fc—配制28d弯拉强度的均值(MPa)； fr—设计弯拉强度标准值(MPa)； s—弯拉强度试验样本的标准差(MPa)； t—保证率系数，应按表1确定； 表1保证率系数t
cv—弯拉强度变异系数，应按统计数据在表1-2的规定范围内取值；在无统计数据时，弯拉强度变异系数应按设计取值；如果施工配制弯拉强度超出设计给定的弯拉强度变异系数上限，则必须改进机械装备和提高施工控制水平。 表1-2 各级公路混凝土路面弯拉强度变异系数
表1-3 弯拉强度试验样本的标准差(MPa)
1）计算配制弯拉强度（fcu,n） 依照规范：该公路属于四级乡村道路，保证率系数t=0.29。变异系数中高，所以取Cy=0.15。混凝土抗弯拉强度样本标准差S为0.5（n=10） 根据设计要求fr=4.5MPa: fc=[fr/(1-1.04Cf)]+t.s=[4.5/（1-1.04×0.15）]+0.29×0.5=5.48 2）计算水灰比W/C。 各交通等级路面混凝土满足耐久性要求的最大水灰(胶)比和最小单位水泥用量应符合表4.1.2-4的规定。最大单位水泥用量不宜大于400kg/m³；掺粉煤灰时，最大单位胶材总量不宜大于420 kg/m³。 表4.1.2-4 混凝土满足耐久性要求的最大水灰(胶)比和最小单位水泥用量
注：①掺粉煤灰，并有抗冰(盐)冻要求时，不得使用32.5级水泥； ②水灰(胶)比计算以砂石料的自然风干状态计(砂含水量≤1.0％；石子含水量≤0.5％)； ③处在除冰盐、海风、酸雨或流酸盐等腐蚀性环境中、或在大纵坡等加减速车道上的混凝土，最大水灰(胶)比可比表中数值降低0.01～0.02。 由于水泥28d实测抗折强度fs=8.0MPa。计算得到的混凝抗弯拉强度fc=5.48MPa,粗集料为碎石: W/C=1.5684/(fc+1.0097-0.3595×fs) =1.5684/(5.48+1.0097-0.359×8.0)=0.43，混凝土用于乡村道路，满足冰冻性及耐久性要求，依据规范查表最大水灰比为0.48，按照强度计算水灰比结果符合耐久性要求，取水灰比W/C=0.43.灰水比C/W=2.31 式中： W/C—水灰比； fc—配制28d弯拉强度的均值(MPa)； fs—水泥实测28d抗折强度(MPa)。 砂率应根据砂的细度模数和粗集料种类，查表4.1.4取值。在软做抗滑槽时，砂率在表4.1.4基础上可增大1％～2％。 表4.1.4 砂的细度模数与最优砂率关系
注：碎卵石可在碎石和卵石混凝土之间内插取值。 根据粗集料种类和表4.1.2-3、4.1.2-4中适宜的坍落度，分别按下列经验式计算单位用水量(砂石料以自然风干状态计)： 3)确定砂率(βs) 由砂的细度模数2.9、碎石依据规范，取表中砂率中间值β=36%。 4)确定单位用水量(m) 依据规范坍落度要求为90-110(mm),灰水比C/W2.31、砂率36%代入下式,计算用水量: mwo=104.97+0.309SL+11.27(C/W)+0.61Sp =104.97+0.309×90+11.27×2.31+0.61×36=180(kg/m3) 式中： Wo—不掺外加剂与掺合料混凝土的单位用水量(kg/m³)； SL—坍落度(mm)； SP—砂率(%)； C/W—灰水比，水灰比之倒数。 掺外加剂的混凝土单位用水量应按式(4.1.4-5)计算： Wow=Wo（1-β） =180×（1-15%）= 153 (4.1.4-5) 依据规范最大单位用水量为150kg/m3,故取150kg/m3。 式中： Wow—掺外加剂混凝土的单位用水量(kg/m³)； β—所用外加剂剂量的实测减水率(%)。 5）确定单位水泥用量(mco) 将单位用水量150kg/m'，灰水比C/W =2.31代人式,计算单位水泥用量: 依据规范，满足耐久性要求的最小水泥用量为290kg/m3，且计算结果满足路面混凝土单位水泥用量不大于400kg/m3的要求。 6）假定容重2400 kg/m3，根据砂率36%，计算粗细骨料的用量计算粗、细集料用量: mso+mgo+mco+Wow=2420；mso+mgo=2400-347-150=1903 求解得:砂用量mso=685kg/m3 ,碎石用量mgo=1218kg/m3。 7）外加剂用量：ma＝mcoβa＝347×1.7%＝5.9kg／m³ 1、经试验验算，坍落度试验，坍落度为100mm，满足设计坍落度90-110 (mm)的要求，符合要求。 2、在标准条件下养护28d,按规定方法测定其抗弯拉强度，结果分别为：抗弯拉强度6.0MPa、抗压强度40.7MPa ，配合比满足抗弯拉及抗压强度要求。 3、由此确定路面混凝士配合比为：
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