基于系統(tǒng)論的道路混凝土多指標(biāo)組成設(shè)計方法.pdf

1、道路水泥混凝土組成設(shè)計是一項系統(tǒng)性工程，不僅涉及到先進的設(shè)計理念及方法，而且要考慮到我國不同等級道路和地域的交通荷載狀況、環(huán)境氣候條件、原材料技術(shù)性狀及施工管理水平。 本文依托國家西部交通建設(shè)科技項目《道路水泥混凝土組成設(shè)計研究》，借鑒國內(nèi)外先進理念，針對現(xiàn)行設(shè)計方法中存在的不足，對道路混凝土的組成設(shè)計方法進行了深入而系統(tǒng)的研究。 論文通過引入系統(tǒng)方法論新理念，提出了基于道路混凝土獨特的結(jié)構(gòu)、材料特點和實際工作狀態(tài)的分階

2、段性能設(shè)計思路，建構(gòu)了分層次體積設(shè)計模型，采用了基于設(shè)計分區(qū)的多指標(biāo)和多參數(shù)設(shè)計方法，從而提出了道路混凝土組成設(shè)計體系的基本組成和設(shè)計流程。 針對道路混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，建立了以砂漿體積分量Vm為核心的分層次體積設(shè)計模型。 論文首先進行了砂漿層次設(shè)計，確定了凈漿性能設(shè)計參數(shù)和體積設(shè)計參數(shù)；為了使得粗集料混合體系的空隙率最小，研究了粗集料主骨架設(shè)計方法，推薦了集料級配、公稱最大粒徑NMPS和關(guān)鍵粒徑的合理取值；

3、基于砂漿對粗集料骨架的干涉作用，研究了混凝土層次設(shè)計，并通過分析Vm與道路混凝土各項路用性能關(guān)系的顯著性，提出了Vm的確定方法。 通過分析道路混凝土的工作環(huán)境及其作用特點，并考慮混凝土的材料特性，提出了道路混凝土設(shè)計分區(qū)理念。設(shè)計分區(qū)體系包括交通荷載分級、耐久性氣候分區(qū)和施工環(huán)境分級，根據(jù)各類環(huán)境因子區(qū)分工作環(huán)境的顯著性和有效性，分別采用交通量、最冷月平均溫度和年降水量、強度變異系數(shù)和蒸發(fā)率作為交通、氣候、施工三類設(shè)計分區(qū)的分區(qū)

4、指標(biāo)。并結(jié)合我國的應(yīng)用現(xiàn)狀，界定了具體設(shè)計分區(qū)并闡述了相關(guān)路用性能要求，建立了設(shè)計分區(qū)的基本框架體系。 不同設(shè)計分區(qū)下的多指標(biāo)和多參數(shù)體系構(gòu)成了本文所建立的道路混凝土組成設(shè)計方法的基礎(chǔ)。論文采用多指標(biāo)體系控制道路混凝土的組成設(shè)計，結(jié)合理論分析和試驗研究，分析了不同指標(biāo)評價道路混凝土路用性能的準(zhǔn)確性，推薦采用坍落度和VB稠度作為施工流變性設(shè)計指標(biāo)，抗彎拉強度作為力學(xué)性能設(shè)計指標(biāo)，選取氯離子抗?jié)B性、抗凍性和耐磨性作為耐久性設(shè)計指標(biāo)，

5、并建議了各類路用性能指標(biāo)的合理取值。 多參數(shù)體系的建立實現(xiàn)了道路混凝土組成設(shè)計過程的有效控制。本文在分析道路混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)和材料組成關(guān)系的基礎(chǔ)上，優(yōu)選了試驗研究對象與測試方法，設(shè)計了科學(xué)合理的室內(nèi)試驗方案，研究了道路混凝土的關(guān)鍵材料組成參數(shù)和施工流變性、力學(xué)性能、耐久性及抗裂性之間的關(guān)系。 試驗結(jié)果表明，水灰比作為最重要的組成設(shè)計參數(shù)，與抗彎拉強度及耐久性的關(guān)系是配合比設(shè)計的基礎(chǔ)，即使保持相同的水灰比，變化水泥用量或

6、用水量對混凝土路用性能的影響有著顯著差異，因此，設(shè)計時必須同時控制這三個參數(shù)； 此外，道路混凝土中適當(dāng)?shù)暮瑲饬亢蛢魸{體積分量對提高耐久性和抗裂性至關(guān)重要。論文通過分析不同路用性能對材料設(shè)計要求的共性和差異，充分考慮道路混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀，并借鑒國內(nèi)外已有研究成果，推薦了對應(yīng)于不同設(shè)計分區(qū)的道路混凝土關(guān)鍵材料組成參數(shù)的合理取值范圍。 最后，在全面分析和總結(jié)相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，建立了基于路用性能的道路混凝土配合比設(shè)計方法，開