对市政道路混凝土强度影响的探讨

　　摘要：市政道路工程的混凝土强度主要由所用材料水泥、石子、砂、水泥用量、水灰比、单位用水量和砂率配合比设计参数的影响。水泥性能对弯拉强度的影响水泥作为混凝土胶凝材料,其质量的好坏在很大程度上决定了混凝土性能的优劣。文章着重对混凝土中的水泥选用进行了研究和分析，并且对水泥混凝土强度应注意的几个影响因素进行探讨。
　　关键词：市政道路;混凝土;强度;水泥安定性
　　一．前言.市政工程水泥混凝土路面设计强度以抗弯拉强度为控制指标,市政道路工程混凝土所用材料水泥、石子、砂、水泥用量、水灰比、单位用水量和砂率配合比设计参数等对混凝土弯拉强度都有很大的影响，现结合多年的质量监督管理工作经验就道路混凝土配合比设计中,水泥选用对混凝土弯拉强度的影响情况进行探讨,以供参考。
　　二、水泥性能对弯拉强度的影响水泥作为混凝土胶凝材料,其质量的好坏在很大程度上决定了混凝土性能的优劣。
　　1、水泥品种
　　由于不同品种水泥的各种成分的数量及在生产过程中掺加料种类及数量不同,各种指标对混凝土的弯拉强度影响也各不相同,因此,对所用水泥除要对其强度、安定性和凝结时间等主要指标进行抽检外,还要检查水泥进场时每批量应附的化学成分检验证明。水泥主要成分一般包括硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙以及高炉矿渣、窑灰、粉煤灰、煤矸石、火山灰和粘土等掺加料。在道路混凝土配合比设计中,为保证混凝土路面的弯拉强度,对铝酸三钙、铁铝酸四钙及掺加料的种类专门作了要求。由于铝酸三钙的水化速度快,收缩性较大,含量不宜过高,含量要严格控制上限,对于重交通不应大于7%;铁铝酸四钙的后期强度增长较多,脆性较小,含量增多时,对水泥的弯拉强度提高有一定的帮助,对于重交通不宜小于15%;由于掺窑灰、煤矸石、火山灰和粘土的的水泥收缩性较大,胶结性较低,在道路混凝土中不得使用掺窑灰、煤矸石、火山灰和粘土的水泥。
　　因此,水泥路面施工中,应首选道路专用水泥,因为道路专用水泥的各种成分及其含量控制是针对有利于水泥的抗折强度专门生产的。对于特重、重交通路面宜采用旋窑道路硅酸盐水泥。也可采用旋窑硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。中、轻交通的路面宜采用普通硅酸盐水泥,也可采用矿渣硅酸盐水泥。低温天气施工或有快通要求的路段可采用R型水泥(早强水泥),一般情况下,宜尽量采用普通型水泥,因为,R型水泥中铝酸盐含量大,收缩性较大。
　　2、水泥等级
　　在道路混凝土配合比设计中,常用的水泥等级为42.5级、52.5级、57.5级3个等级,相应的胶砂抗折强度分别大于等于6.5MPa、7MPa、7.5MPa。当水灰比、单位水泥用量一定的情况下,试块的弯拉强度随着水泥等级的提高而提高。在混凝土配合比设计时,要合理地选用水泥等级,不宜使用水泥等级过高的水泥,以防水泥用量过少,影响混凝土的拌和均匀性和路面的耐久性;同时也不宜使用水泥等级过低的水泥,以防水泥用量过大,引起的收缩过大,容易出现收缩裂缝,反而对弯拉强度带来负面影响,并且水泥用量过大也不经济。
　　在水泥混凝土配合比设计中,通常选用水泥胶砂抗折强度等级是同水灰比混凝土试配弯拉强度的1.5—2.0倍,一般提高2MPa
　　左右。综合考虑上述因素,对于中、轻交通抗折强度设计等级一般控制在4.0MPa—4.5MPa之间,相应的配制强度通常在4.5MPa—5.5MPa范围内,应优先选用42.5级水泥;对于特重、重交通设计等级一般控制在5.0MPa—5.5MPa之间,相应的配制强度通常在5.5MPa—6.5MPa范围内,应首选52.5级水泥(相当于原国家标准625#水泥)。
　　3、水泥安定性
　　水泥的安定性对弯拉强度的影响要大于对抗压强度的影响,在道路混凝土配合比设计中对水泥的安定性要求，比较严格。水泥的安定性如不佳,收缩变形大,路面内部出现较多细缝,在行车荷载的反复作用下,路面内部细缝逐渐变大,出现断板,导致路面破坏。因此在配合比设计中,选用水泥时,对影响水泥安定性的指标要求严格控制,特别是要严格限制游离氧化钙、氧化镁、三氧化硫的含量。重交通水泥混凝土路面所用水泥的氧化钙、氧化镁、三氧化硫的含量分别不得大于1.0%、不得大于5.0%、不得大于3.5%。
　　三、单位水泥用量对抗折强度的影响
　　试验表明,单位水泥用量由250kg/m3增加到400kg/m3,随着水泥用量增大,混凝土抗折强度和抗压强度均上升,但抗折强度提高小得多。单位水泥用量增大100kg/m3时,抗压强度可提高35%左右,但碎石混凝土的抗折强度只增加12%左右,砾石的抗折强度仅仅增加5%,所以单纯增大水泥用量增加抗折强度并非很有效,也不经济。
　　四、水灰比对抗折强度的影响
　　水灰比是配合比中的重要参数,是影响混凝土强度的关键因素。在相同水泥用量条件下,随着水灰比增加(或减小),抗折强度缓慢下降(上升),抗压强度则下降(上升)较快,当碎石混凝土水灰比由0.5降低到0.4时,抗折强度只增加12%左右,而抗压强度可增加30%左右。为保证混凝土富余强度和耐久性,水灰比不能大,一般特重、重交通的最大水灰比不应大于0.46,中、轻交通水灰比不应大于0.48;另一方面,为节约成本,并防止混凝土产生收缩裂缝和温度裂缝,以及保证水泥能够完全水化,水灰比也不能过小,试验证明不能小于0.35,水灰比控制在0.38左右最经济。因此,前述单独使用单位水泥用量提高抗折强度时,如果不同时降低水灰比,则效
　　果有限;只有同时采用增大单位水泥用量和降低水灰比两条措施,才能使抗折强度有较明显的提高。
　　五、单位用水量的影响
　　当水泥用量一定的情况下,增大单位用水量相当于增大了水灰比引起强度下降,当单位用水量过大会造成严重泌水和离析现象。一般而言,单位用水量对抗折强度及抗磨性的影响要大于水灰比和单位水泥用量。《公路水泥混凝土路面施工技术规范》规定,对于路面碎石混凝土,滑模摊铺时最大用水量不大于160kg/m3,轨道摊铺机摊铺时不大于156kg/m3,小型机具摊铺时不大于150kg/m3。
　　六、水泥混凝土强度应注意的几个影响因素
　　1、水灰比水泥混凝土强度主要取决于毛细管孔隙率或胶空比，但这些指标都难于测定或估计。而充分密实的混凝土在任何水灰比程度下的毛细管孔隙率由水灰比所确定。毛细孔隙率Pc=W/C–0.36α胶空比x=0.68α/（0.32α+W/C）其中：W/C—水灰比α—水化程度DuffAbrams的混凝土强度水灰比定则指出：“对于一定材料，强度取决于一个因素，即水灰比。”

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