引气混凝土路面施工规程
2015-02-24
目次
前言.......................................................................II
1范围......................................................................1
2规范性引用文件............................................................1
3术语和定义................................................................1
4含气量及抗冻标号..........................................................1
5材料......................................................................1
6引气混凝土配合比设计......................................................3
7引气混凝土施工............................................................4
8引气混凝土的质量检验和管理................................................5
附录A（资料性附录）引气混凝土配合比设计、调整实例........................7
前言
我国幅员辽阔，地域特点复杂，国家规范难以面面俱到。例如寒冷地区的水泥混凝土路面，在冰雪冻融作用下，往往过早地断裂破坏，远远达不到设计指标的使用年限。为了解决这一地区性的难题，经过多年研究，我省于2000年编制出版了地方标准DB23/T510-2000《引气混凝土路面施工规程》。作为国家标准的补充或实施细则，配合国家标准，在我省的公路建设中起到了良好的作用。
随着国家行业标准JTGF30-2003的发布，加上2000版地方标准的有效时限已过，为了更好地发挥作用，理顺关系，规范技术用语、技术指标、文字符号等同部颁标准相一致，特此修订上述地方标准。本次修订改动的部分主要有：混凝土用碎石最大公称粒径减小，含气量指标范围扩大；在原材料一章中，增加“粉煤灰及其他掺合料”一节，并改写了混凝土配合比设计、调整实例。
我省地方水泥厂较多，水泥资源丰富，地方道路的建设当以水泥路面为主，该标准的修订会对他们有重要的帮助。望各施工和建设单位在应用时多提建议，积累经验，并及时函告我所。不足之处，敬请批评、指正。
主编单位：黑龙江省交通科学研究所
主要起草人：杨洪生、王如彬
2006年11月10日
引气混凝土路面施工规程
1范围
本标准规定了普通引气混凝土的含气量及抗冻标号、材料、配合比设计、施工、质量检验和管理。本标准适用于寒冷地区水泥混凝土路面的引气混凝土路面施工，不适用于其他地区、其他行业、其他工程和其他混凝土施工。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
JTGF30-2003公路水泥混凝土路面施工技术规范
JTGE30-2005公路工程水泥及水泥混凝土试验规程
3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
引气混凝土
水泥混凝土在搅拌过程中，由于掺用引气剂或利用其他措施，使其拌合料的含气量达3.0%以上者，称为引气混凝土。适宜的含气量能使混凝土提高抗冻性、抗渗性和抗磨蚀性能，特别适用于寒冷地区的水泥混凝土路面。
4含气量及抗冻标号
根据引气混凝土拌制时粗集料粒径的大小及路面使用条件，引气混凝土含气量的大小和抗冻指标的推荐值列于表1。
表1路面引气混凝土适宜含气量(%)及相应抗冻标号
集料最大粒径
(mm)
混凝土使用条件(含气量%)
相应抗冻标号
(冻融次数)
高速公路、一级公路及
山区、潮湿和撒盐路段
二级公路及机场
和平原路段
一般公路及广场
和市区路段
26.5
5～6
4.5～5.5
3.5～4.5
≥300
31.5
＞5
＞4.5
≥3.5
≥200
5材料
5.1水泥
引气混凝土的配制应采用旋窑生产的42.5及其以上(含42.5)的道路用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，不应采用火山灰水泥，粉煤灰水泥。所用水泥的品质应符合国家有关标准的规定。水泥中游离氧化钙的含量不应大于1.0%，碱度应小于0.6%。
5.2砂
引气混凝土宜采用Ⅱ级以上的天然中砂，砂的硅质含量不应低于25%。用于特重、重交通的高速公路和一级公路水泥路面时，应采用Ⅰ级河砂。砂的细度模数宜为2.5～3.1，规格质量应符合国家有关标准的规定，应严格控制砂中杂质和泥土的含量，必要时应经过筛洗。其技术指标见表2。
表2砂的主要技术指标
项目
技术指标
颗
粒
级
配
方孔筛尺寸(mm)
0.15
0.30
0.60
1.18
2.36
4.75
累计筛余量
(以质量计)
(%)
粗砂
90～100
80～95
71～85
35～65
5～35
0～10
中砂
90～100
70～92
41～70
10～50
0～25
0～10
细砂
90～100
55～85
16～40
0～25
0～15
0～10
泥土、杂物含量(冲洗法)(%)
＜1.5
硫化物和硫酸盐含量(折算为so3)(%)
＜0.5
有机物质含量(比色法)
颜色不应深于标准溶液的颜色
其它杂物
不得混有石灰，煤渣，草根等
注：有机物质含量标准溶液的配制方法：取2g鞣酸粉溶解于98ml的10%酒精溶液中即得所需的鞣酸溶液，然后取该溶液2.5ml注入97.5ml，浓度为3%的氢氧化钠溶液中，加塞后剧烈摇动，静置24h即得标准溶液。
5.3碎石（砾石）
引气混凝土应优先采用Ⅱ级以上碎石，且不得使用统料和单粒级，应用多个粒级的集料进行掺配，并附合表3的级配要求。所配碎石的最大粒径不应超过31.5mm，吸水率不应大于2%，石粉含量不应大于1%，碎石中泥土含量超过1%时，要经过筛洗。在非采用砾石不可的地方，一定要按国家有关标准，严格管理。
表3粗集料级配范围
粒径
级配
类型
方孔筛尺寸(mm)
2.36
4.75
9.50
16.0
19.0
26.5
31.5
37.5
累计筛余(以质量计)(%)
合
成
级
配
4.75～16
95～100
85～100
40～60
0～10
4.75～19
95～100
85～95
60～75
30～45
0～5
0
4.75～26.5
95～100
90～100
70～90
50～70
25～40
0～5
0
4.75～31.5
95～100
90～100
75～90
60～75
40～60
20～35
0～5
0
粒级
4.75～9.5
95～100
80～100
0～15
0
9.5～16
95～100
80～100
0～15
0
9.5～19
95～100
85～100
40～60
0～15
0
16～26.5
95～100
55～70
25～40
0～10
0
16～31.5
95～100
85～100
55～70
25～40
0～10
0
5.4水
引气混凝土的搅拌和养护用水应清洁，宜采用饮用水。采用非饮用水时，需经化验，并应符合下列要求:
a）硫酸盐含量(按so42-计)不得超过2700mg/L；
b）含盐量不得超过5000mg/L;
c）pH值不得低于5;
d）不得含有油污，泥和其它有害杂质。
5.5外加剂
引气混凝土用外加剂应符合有关外加剂标准及试验方法的规定。供应商应提供有相应资质外加剂检测机构的品质检测报告，应说明外加剂的主要化学成份，并认定对人员无毒副作用。引气剂的选择要经过严格的试验，选择表面活性好、产泡量大、气泡细密、泡沫稳定的产品。
5.6粉煤灰及其他掺合料
在无硅灰和磨细矿渣的地方，引气混凝土可掺用Ⅱ级以上的磨细粉煤灰作为掺合料，以提高混凝土的和易性和密实度。但因粉煤灰对引气剂有较大的吸附作用，所用粉煤灰不但要符合表4的要求，且掺量要认真选择。
表4粉煤灰分级和质量指标
粉煤灰
等级
细度①(45μm气流筛，筛余量)
(%)
烧失量(%)
需水量比
(%)
含水量(%)
Cl-
(%)
SO3
(%)
混合砂浆活性指数②
7d
28d
Ⅰ
≤12
≤5
≤95
≤1.0
＜0.02
≤3
≥75
≥85(75)
Ⅱ
≤20
≤8
≤105
≤1.0
＜0.02
≤3
≥70
≥80(62)
Ⅲ
≤45
≤15
≤115
≤1.5
-
≤3
-
-
注1：45μm气流筛的筛余量换算为80μm水泥筛的筛余量时换算系数为2.4；
注2：混合砂浆的活性指数为掺粉煤灰的砂浆与水泥砂浆的抗压强度比的百分数，适用于所配制的混凝土强度等级大于等于C40的混凝土；当配制的混凝土强度等级小于C40时，混合砂浆的活性指数要求应满足28d括号中的数值。
6引气混凝土配合比设计
6.1基准配合比的设计计算
6.1.1确定试配强度：按表5，由路面设计抗弯拉强度值fr，查出对应的抗压强度值fcu，并乘以试配提高系数1.15，作为混凝土的试配强度fc。
表5混凝土抗弯拉与抗压强度对照表
混凝土28d设计抗弯拉强度fr(Mpa)
4.0
4.5
5.0
5.5
混凝土28d试件抗压强度fcu(Mpa)
25.0
30.0
35.0
40.0
6.1.2计算水泥强度：水泥实际抗压强度fce原则上应由试验确定，在无条件试验时，可按式(1)计算：
fce=r·fcek-------------------------------------------------------------（1）
式中：fcek----水泥标号(抗压强度)；
r----水泥标号富余系数。
水泥标号富余系数应按各地统计资料采用，如无统计资料，可取r=1.13试算。
6.1.3计算水灰比：根据确定的试配强度fc和水泥强度fce，碎石混凝土按式(2)计算灰水比：
fc=0.46fce(C/W-0.52)--------------------------------------------------（2）
砾石混凝土按式(3)计算灰水比：
fc=0.48fce(C/W-0.61)--------------------------------------------------（3）
式中：fc----混凝土试配强度；
fce----水泥28d抗压强度；
C/W----混凝土灰水比。
6.1.4选择用水量并计算水泥用量：按JTGF30-2003中的表4.1.2～3和表4.1.2～4选择单位用水量，并用上述水灰比计算水泥用量。
6.1.5初选砂率，并计算砂、石用量，列出计算配合比：按JTGF30-2003中的表4.1.4选择砂率，并利用绝对体积法或假定密度法计算出每立方米混凝土的砂、石用量，列出计算配合比。
6.2基准配合比的试拌，试配和检验
6.2.1选择合理砂率：按本标准6.1.5的方法，再上、下各选两个砂率值(一般为±1%)，分别计算出砂、石用量，并适当称料，进行混凝土试拌，按最佳流动性，选出合理砂率。
6.2.2确定实际水灰比：利用合理砂率，按计算配合比，再上、下各选一个相邻的水灰比(差值一般为±0.05)或灰水比，并重新计算材料用量，进行混凝土的试配和制作试件。待标准养护7d和28d，进行试压。然后利用作图法(强度和水灰比的关系曲线)或计算法，求出和试配强度fc相对应的实际水灰比或灰水比的值。
6.2.3进行抗弯拉强度检验，测试拌合料的性能：利用由实际水灰比及合理砂率构成的计算配合比，准确称料，进行抗弯拉强度试件的制作和检验，并按要求同时测试混凝土拌合料的各种物理性能，如坍落度、毛体积密度和含气量等。
6.3基准配合比的确定
6.3.1材料用量的校正：利用抗弯拉强度检验试件制作时测得的混凝土拌合料的实际密度除以假定密度，便得到校正系数，利用校正系数分别乘以计算配合比的各种材料用量，就得到基准配合比的实际材料用量。
6.3.2确定基准配合比：待抗弯拉强度检验试件标准养护28d后，进行试压，视其强度的高低和测试的坍落度的大小，调整水泥用量和水灰比，并进行数字修正，得出基准配合比。
6.4引气混凝土配合比的调节和确定
6.4.1配合比的调节：按掺加引气剂后拟定含气量的大小，用基准配合比的混凝土密度，减去混凝土引气后密度的降低数(即含气量的百分比)，便得到引气混凝土的密度。然后在保持水泥用量、水灰比和砂率不变的情况下，重新计算材料用量，得出新的引气混凝土的配合比(含气量增加的体积利用减少砂、石来调节)。
6.4.2配合比的检验：按以上得到的配合比，根据JTGF30-2003中的表4.1.2～5和表4.1.2～6的要求掺加引气剂和减水剂或引气减水剂，为保持坍落度不变，应降低水灰比，以达到规范的规定和满足施工的要求。水灰比和用水量的降低值可按厂家提供的引气减水剂的减水率来计算。
按调整好的混凝土配合比进行引气混凝土的试配，并进行坍落度、含气量、容重和强度的测试，根据测试结果，适当进行调整，最终确定引气混凝土的配合比（参见附录A）。
7引气混凝土施工
7.1引气混凝土拌合料的搅拌
7.1.1引气混凝土拌合料的搅拌应采用强制式搅拌机，应有自动计量装置。除按有关规定外，投料时，引气剂或引气减水剂应加入水泥中，不应撒入砂、石料中。砂、石的含水量每天都要准确测试和扣除，并计入加水量中。材料的计量误差不得超过下列规定：
a）水泥±1%
b）粗细集料±2%
c）水±1%
d）外加剂及掺合料±1%
各种计量器具应定期校验，保持准确。
7.1.2引气混凝土的搅拌既要保证拌合料均匀，外加剂全部溶解，又不能时间过长，以免含气量损失。因此，应根据拌合物的粘聚性，均质性及强度稳定性进行试拌确定最佳拌合时间。一般情况下，自材料全部进入搅拌罐起，到拌合料开始出罐为止的连续搅拌时间宜参照下表和按有关规范进行。
表6混凝土拌合料的搅拌时间
搅拌机容量
(L)
转速
(r/min)
搅拌时间(s)
坍落度>3cm或含气量>3.5%
坍落度<3cm或含气量<3.5%
强制式
375
38
45～90
50～100
1500
20
90～180
120～240
7.1.3粉煤灰或其他掺合料的加入应采用与水泥相同的输送和计量方式，并适当延长搅拌时间10s～15s，由于粉煤灰对引气剂有吸附作用，掺粉煤灰时要注意适当增加引气剂的掺量，以保证含气量不受损失。
7.2引气混凝土的运输
7.2.1引气混凝土拌合料的运输宜采用罐车，当运距较近时也可采用翻斗车，但要注意减少运输过程中的颠簸。为确保混凝土的铺筑性能，混凝土拌合料从搅拌机出料后，运至铺筑地点进行摊铺、振捣、做面、直到浇筑完毕，允许的最长时间应符合表7的规定。
表7混凝土自搅拌机出料至浇筑完毕的允许最长时间
施工气温(℃)
运输允许最长时间(h)
5～10
2
10～20
1.5
20～30
1
30～35
0.75
7.2.2引气混凝土拌合料用非搅拌车运输时，宜直达快捷为好，中途不能转载，不应加水和二次搅拌。卸车时，承接混凝土处的基层表面应清扫干净和洒水湿润，并不应留有积水。凡因运卸等原因而使混凝土含气量损失过大，达不到要求时，拌合料不应用于铺路。
7.3引气混凝土拌合料的浇筑
7.3.1引气混凝土路面板的摊铺和浇筑应符合JTGF30-2003的有关技术规定，振捣时宜均匀、快速、适中，不应漏振，强振和过振。
引气混凝土路面的摊铺、振捣、整平、抹面及拉毛等各工序之间的工作距离不宜过长，宜安排紧凑，配合严密，一遍成活。抹面不能反复进行磨压，拉毛宜采用压槽。
7.3.2引气混凝土路面板的做面，应防雨淋、暴晒和热风。路面板拆模时间不宜少于24h，切缝时间也不宜少于30h，拆模切缝时间请参照表8：
表8引气混凝土路面板允许拆模和切缝时间
昼夜平均气温(℃)
允许拆模时间(h)
允许切缝时间(h)
5
90
120
10
72
90
15
48
60
20
36
46
25
30
38
30以上
24
30
7.3.3引气混凝土路面板的切缝宜采用软硬结合的办法。即在混凝土能进刀时，每间隔4～5块板进行软切。软缝间的路面板待混凝土强度再度上升后，再进行硬切。应掌握好软切工具和切缝时间。
7.4引气混凝土路面板的养护
7.4.1引气混凝土路面板做面拉毛后，按JTGF30-2003的相关规定进行养护，当路面板用薄膜养生剂养护时，需在混凝土表面泌水消失，终凝，出现硬膜后，即在覆盖麻袋片前进行喷洒。
7.4.2引气混凝土路面板的养护时间依混凝土弯拉强度的增长情况而定，不宜小于设计强度的95%。一般情况下，若昼夜平均气温在25℃以上时，需洒水养护10d～14d；昼夜平均气温在20℃～25℃时，需洒水养护14d～20d；昼夜平均气温小于20℃时，需洒水养护21d～28d；掺粉煤灰的混凝土最少养护时间不应少于28d。洒水要及时并且周全。切缝前不应上人，养护期间不能行车。
8引气混凝土的质量检验和管理
8.1引气混凝土所用的水泥、砂、石、粉煤灰、水和引气剂应按有关规定进行试验、验收、存放和检测。
8.2引气混凝土含气量的测定方法按JTGE30的规定进行试验。引气混凝土的施工至少应每天在搅拌机前取样2次，进行混凝土含气量、坍落度和密度的检验，发现问题随时改进和调整，并同时制作抗弯拉试件2组，龄期分别为7d和28d。
8.3引气混凝土路面板施工，应至少每2km(单幅)对摊铺后的混凝土拌合料检查一次，方法是将经摊铺、振捣、抹平后的料挖出，测其密度和含气量，根据检测情况，调整引气减水剂的掺量。并同时制作抗弯拉试件一组，用于后期强度的检验，龄期不少于90d。
8.4引气混凝土路面板完成一段，强度增长28d以后，应采取钻取岩芯的方法，钻取圆柱体试件，进行劈裂试验和换算，以推断小梁试件的抗弯拉强度，用于工程检查和验收。并根据JTGF30的规定对其质量进行评定。
附录
A（资料性附录）
引气混凝土配合比设计、调整实例
A·1我省某工地，待修水泥混凝土路面的设计抗弯拉强度为5.0Mpa，利用三辊轴机组进行摊铺。所用水泥为42.5号普通硅酸盐水泥；砂为中砂，细度模数2.62；二级配碎石，最大粒径为31.5mm，砂、石皆为干料。外加剂为ENC路用引气减水剂，掺量占水泥重的2%，减水率为10%。通过试验，设计含气量为5%的引气混凝土配合比。
经试验检测：水泥质量较好，砂、石技术指标合格，外加剂适应性好，大小碎石最优配比为大:小=65:35。
A·1·1根据本标准6.1.1中表5，因为fr=5.0Mpa，所以fcu=35.0Mpa；fc=40.25Mpa。
A·1·2fce=r·feck=1.13×42.5=48.025Mpa。
A·1·3据：fc=0.46·fce·(C/W-0.52),
得：40.25=0.46×48.025×(C/W-0.52)，
所以，C/W=2.342，W/C=0.427。
A·1·4由JTGF30-2003中表4.1.2～4的三辊轴及碎石栏，选择用水量为153Kg/m3，相应的水泥用量为：
153÷0.427=358.3Kg/m3。
A·1·5根据JTGF30-2003中表4.1.4，砂率为32～36%，取33%，并假定混凝土的表观密度为2400Kg/m3，则砂石总用量为：
2400-358.3-153=1888.7Kg/m3，
其中砂用量为：
1888.7×0.33=623.3Kg/m3，
大小碎石为：1265.4Kg/m3(大碎石：822.5Kg/m3，小碎石442.9Kg/m3)。
计算配合比为：
水泥:中砂:小碎石:大碎石:水=
358.3:623.3:442.9:822.5:153=
1:1.74:1.236:2.295:0.427。
A·1·6选5个砂率：31.5%、32.5%、33.5%、34.5%、35.5%重新计算砂、石用量，在保证水泥用量和用水量不变的情况下进行试拌，试验结果见表A1。
表A1流动性试验结果
砂率(%)
31.5
32.5
33.5
34.5
35.5
坍落度(cm)
崩塌
1.0
2.0
1.8
1.2
密度(Kg/m3)
2411
2412
2420
2416
2410
28天抗弯拉(Mpa)
3.7
3.8
4.9
4.5
4.0
合理砂率为33.5%
A·1·7按计算水灰比0.427，再上、下各选一个水灰比0.402和0.452，在保持水泥用量不变的情况下，算出相应的用水量和砂石用量，并进行混凝土的试配，结果如表A2。
表A2不同水灰比混凝土的试配结果
水灰比
0.427
0.452
0.402
用水量(Kg/m3)
153
162
144
坍落度(cm)
2.0
4.5
0.5
7天抗压(Mpa)
30.2
24.3
35.8
28天抗压(Mpa)
41.5
37.6
45.2
以水灰比为横坐标，抗压强度为纵坐标作图，得出：当水泥用量358.3Kg/m3，合理砂率为33.5%时，对应于28天试配强度fc=40.25Mpa的水灰比是0.436，即实际水灰比为0.436。
A·1·8利用合理砂率，实际水灰比和358.3Kg/m3的水泥用量，重新计算材料和制作抗弯拉试件，并进行物理参数的测试得：混凝土坍落度2～3cm，密度2418Kg/m3，28天抗弯拉强度为5.85Mpa。
A·1·9根据混凝土实测密度2418Kg/m3，校正各种材料用量，并进行轻微调整和数字修正，得基准配合比为：
水泥:中砂:小碎石:大碎石:水=
361:636.34:442.1:821.11:157.37=
1:1.76:1.225:2.274:0.436。
A·1·10引气混凝土配合比的调整
a)因为ENC引气减水剂的减水率为10%，故掺入ENC后，水灰比由0.436降为0.40；
b)引气后的混凝土中气泡增加，相当于砂率增加，故砂率由33.5%降为33%；
c)因为基准混凝土的密度为2418Kg/m3，掺入引气减水剂后混凝土的含气量变为5%，于是：
引气混凝土的密度为：2418-2418×0.05=2297.1Kg/m3；
用水量为：361×0.40=144.4Kg/m3；
砂、石总用量：2297.1-361-144.4=1791.7Kg/m3；
中砂用量：1791.7×0.33=591.26Kg/m3；
碎石用量为：1791.7-591.26=1200.44Kg/m3；
其中：小碎石用量：1200.44×0.35=420.15Kg/m3；
大碎石用量：1200.44×0.65=780.29Kg/m3；
引气混凝土的配合比为：
水泥:中砂:小碎石:大碎石:水=
361:591.26:420.15:780.29:144.4=
1:1.638:1.164:2.161:0.40。
砂率为：33%。
A·1·11按配合比称量材料，掺加ENC引气减水剂配制引气混凝土。测得：坍落度4.0cm，含气量5.1%,密度2294Kg/m3，7天抗弯拉强度=5.79Mpa,28天抗弯拉强度=6.61Mpa，90天抗弯拉强度=7.36Mpa。
