基于系統論的道路混凝土多指標組成設計方法.pdf

1、道路水泥混凝土組成設計是一項系統性工程，不僅涉及到先進的設計理念及方法，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、原材料技術性狀及施工管理水平。 本文依托國家西部交通建設科技項目《道路水泥混凝土組成設計研究》，借鑒國內外先進理念，針對現行設計方法中存在的不足，對道路混凝土的組成設計方法進行了深入而系統的研究。 論文通過引入系統方法論新理念，提出了基于道路混凝土獨特的結構、材料特點和實際工作狀態(tài)的分階

2、段性能設計思路，建構了分層次體積設計模型，采用了基于設計分區(qū)的多指標和多參數設計方法，從而提出了道路混凝土組成設計體系的基本組成和設計流程。 針對道路混凝土的內部結構特點，建立了以砂漿體積分量Vm為核心的分層次體積設計模型。 論文首先進行了砂漿層次設計，確定了凈漿性能設計參數和體積設計參數；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計方法，推薦了集料級配、公稱最大粒徑NMPS和關鍵粒徑的合理取值；

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計，并通過分析Vm與道路混凝土各項路用性能關系的顯著性，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計分區(qū)理念。設計分區(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、強度變異系數和蒸發(fā)率作為交通、氣候、施工三類設計分區(qū)的分區(qū)

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

5、并建議了各類路用性能指標的合理取值。 多參數體系的建立實現了道路混凝土組成設計過程的有效控制。本文在分析道路混凝土內部結構狀態(tài)和材料組成關系的基礎上，優(yōu)選了試驗研究對象與測試方法，設計了科學合理的室內試驗方案，研究了道路混凝土的關鍵材料組成參數和施工流變性、力學性能、耐久性及抗裂性之間的關系。 試驗結果表明，水灰比作為最重要的組成設計參數，與抗彎拉強度及耐久性的關系是配合比設計的基礎，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，設計時必須同時控制這三個參數； 此外，道路混凝土中適當的含氣量和凈漿體積分量對提高耐久性和抗裂性至關重要。論文通過分析不同路用性能對材料設計要求的共性和差異，充分考慮道路混凝土的應用現狀，并借鑒國內外已有研究成果，推薦了對應于不同設計分區(qū)的道路混凝土關鍵材料組成參數的合理取值范圍。 最后，在全面分析和總結相關研究成果的基礎上，建立了基于路用性能的道路混凝土配合比設計方法，開