碾压混凝土配合比设计

碾压混凝土是采用通仓或大面积薄层铺料、振动碾表面压实的干硬性混凝土，虽与常规混凝土采用基本相同的材料，但混凝土配合比有很大的区别。区别在于碾压混凝土：

（1）水泥灰浆量少；

（2）骨料最大粒径由于施工方法、碾压能量的制约不能过大；

（3）混凝土砂率较高；

（4）碾压混凝土要求的稠度范围不大；

（5）粉煤灰掺量较多等。

碾压混凝土配合比设计的一般要求有：

（1）满足设计强度和耐久性等性能要求。碾压混凝土往往用于大坝内部、结构物基础或其他承重结构，这时选择配合比和常规混凝土一样，根据强度要求确定水灰比，以保证硬化后混凝土强度满足设计要求。碾压混凝土抗冻融破坏的能力较差，但一般大坝内部混凝土无抗冻要求。配合比选择得当，加上良好的拌和、浇筑和碾压，碾压混凝土和常规混凝土一样有良好的抗渗能力。

（2）为降低混凝土的发热量，简化温控措施，达到取消增设冷却水管的要求。碾压混凝土应尽量减少水泥用量，并掺用粉煤灰以保证充足的灰浆量。

（3）碾压混凝土拌和物应具有一定的稠度，适应施工机械、铺料厚度以及气候的变化，以保证碾压密实。

（4）选择最佳的骨料级配和最大骨料粒径，保证施工过程中不发生明显的材料分离。

（一）设计参数的确定

1.骨料最大粒径和级配

骨料最大粒径的选择应考虑振动碾压机械的能力和施工运输方式、铺料方法、铺料厚度及结构物的特点等具体条件。骨料粒径愈大，要求振动碾压机械的振动能力越大。一般取最大粒径为80mm。

采用连续级配的骨料对取得最佳振实效果是有利的。各级粗骨料比例，多以取得最大振实表观密度为依据。

2.碾压混凝土的稠度

碾压混凝土的稠度（VC值）大小，在一定程序上反映了碾压混凝土拌和物的流变特性。当前国内外均把VC值作为衡量碾压混凝土拌和物和易性和可碾性，即能否适应施工要求的一个主要指标。

碾压混凝土的压实效果，虽与振动碾的特性（质量、振动频率与振幅）及碾压遍数有关，但也取决于拌和物的稠度。对一定的振动碾压机械，拌和物VC值过大，过于干硬，即使碾压遍数增多，也不可能碾压密实。如果VC值过小，拌和物过湿，以致不能支承振动碾的质量而下沉，使碾压工作无法进行。但一般认为在满足支持振动质量和不过分降低碾压密度的条件下，采用较小的VC值对碾压施工质量是有利的。一般按8～15s控制。

3.碾压混凝土的保证强度

为保证绝大部分混凝土的质量能满足设计要求，并且混凝土最小强度不致显著低于设计标号，在进行配合比设计时，必须根据实际施工控制水平，适当提高混凝土的配制强度，使混凝土平均强度高于设计标号，使质量得到保证，所以又称保证强度。在进行配合比较的阶段，CV值可取较大数值（如Cv=0.2），待了解实际施工控制水平后，相应地调整CV值和配制强度，使之符合实际。

（二）配合比设计

碾压混凝土配合比设计时应考虑：

（1）碾压混凝土的配合比应满足工程设计的各项指标及施工工艺要求；

（2）碾压混凝土的工作度（VC值）、机口值以5～15s为宜；

（3）碾压混凝土必须掺用粉煤灰或其他活性掺和料；

（4）碾压混凝土必须掺用外加剂，以满足可碾性、缓凝性及其他特殊要求；

（5）对于大体积建筑物内部的碾压混凝土，其总胶凝材料用量（水泥、粉煤灰或有活性的材料之和）不宜低于130kg/m3；

（6）为确保工程质量，碾压混凝土的水胶比宜小于0.7；

（7）碾压混凝土易产生离析，其粗骨料宜采用连续级配，砂率宜比相同材料的常态混凝土大3%～5%。

碾压混凝土配合比设计可采用填充包裹理论法、绝对体积法或最大密度近似法。下面介绍绝对体积法。

1.设计依据和基本资料(www.xing528.com)

（1）设计对碾压混凝土的要求。包括碾压混凝土的设计标号（强度等级），强度保证率，抗渗、抗冻标号。

（2）施工对碾压混凝土的要求和施工控制水平。包括施工部位及容许采用的石子最大粒径，碾压混凝土工作度（VC值）；碾压混凝土强度的均方差或变异系数。

（3）原材料特性。包括水泥品种、掺和料和外加剂种类以及砂石骨料的选择。配合比设计时，对已选定的原材料应提供以下物理性质：水泥密度ρc、掺和料密度ρf、砂子面干饱和视密度ρs、石子面干饱和视密度ρg。

2.配合比设计参数选定

（1）水胶比选定。根据设计要求的强度和耐久性，选定水胶比。在水泥、掺和料用量一定的条件下，通过试验建立水胶比与90d（或180d）龄期抗压强度的关系，根据配制强度确定所需水胶比，下式可供初选配合比时参考：

式中　R90——90d龄期混凝土的抗压强度，MPa；

　　　Rcf28——水泥和掺和料28d胶砂强度，MPa；

　　　W、C、F——每立方米碾压混凝土中水、水泥、掺和料的用量，kg；

　　　A、B——回归系数，由试验确定，无试验资料时可参考表3-41。

（2）掺和料掺量。根据水泥品种、标号（强度等级）、掺和料的品质、设计对碾压混凝土提出的技术要求及碾压混凝土在工程上的使用部位的具体情况，选择适当的掺量。

（3）用水量选定。根据施工要求的工作度和粗骨料最大粒径，测定用水量——表观密度和用水量——强度关系，由试验选定最优用水量。初选可参考表3-42。

表3-41　回归系数A、B参考表

表3-42　用水量参考值（L）

（4）砂率选定。在满足碾压混凝土施工工艺要求的前提下，选择最佳砂率。最佳砂率的评定标准为：骨料分离少，在固定水胶比及用水量条件下，拌和物VC值小，混凝土表观密度混凝土静观密度大、强度高。碾压混凝土砂率宜为：用天然砂石料，三级配为26%～32%；二级配为32%～37%。用人工砂石料，砂率应增加4%～6%。

3.配合比设计方法

配合比设计的4个参数是用水量、水胶比、掺和料掺量和砂率。

由4个设计参数和单位材料体积为1m35个条件，可建立5个方程式，求解5个方程式可得1m3碾压混凝土中各组成材料用量C、W、F、S和G。

式中C——水泥用量，kg/m3；

　　　W——用水量，kg/m3；

　　　F——掺和料用量，kg/m3；

　　　S——砂用量，kg/m3；

　　　G——石用量，kg/m3；

　　　α——碾压混凝土含气量；

　　　ρc、ρf、ρs、ρg——水泥、掺和料、砂和石子的密度，kg/L；

　　　K1、K2、K3——选定配合比设计参数。

4.调整和现场复验

经过试拌和现场复验后，最后确定碾压混凝土配合比提交工程使用。