试验分析原材料及混凝土配合比对水泥混凝土路面抗折强度的影响

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试验分析原材料及混凝土配合比对水泥混凝土路面抗折强度

的影响

摘要：水泥混凝土路面的抗折强度是水泥混凝土路面检验及评定的首要指标，本文主要根据室内试验方法，检查原材料及试验配合比对水泥混凝土抗折强度的影响，确保水泥混凝土路面使用的耐久性，延长公路的使用寿命。

关键词：水泥混凝土路面；抗折强度；原材料；配合比；影响1 引言水泥混凝土路面具有刚度大，承载能力强，耐久性好，抗弯拉强度高等优点。由于路面直接承受车辆荷载的作用，混凝土路面弯曲，下部受拉，当混凝土间的粘结力小于其所受到的拉应力时，混凝土路面会产生裂缝，甚至断裂。因此对其抗折强度要求非常高，其大小在很大程度上取决于原材料的品质、配合比以及施工现场的控制。本人根据多年来对施工路面强度的检测及室内混凝土试验配比的配制经验，浅谈和分析原材料、配合比方面对水泥混凝土路面抗折强度的影响。

2 原材料2.1 水泥水泥的质量将直接影响混凝土的强度及性质，施工时要选用合适的水泥品种及标号，其品种及标号的选用应该根据公路的等级、强度要求、施工工期以及经济性等方面综合考虑。根据《公路水泥混凝土路面施工技术规范》规定：特重、重交通路面宜采用道路硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；中、轻交通的路面可采用矿渣硅酸盐水泥；低温天气施工或有快通要求路段可采用R 型水泥。在水泥混凝土中需要注意的：一是不宜采用低标号水泥配制高强度混凝土，这样不仅会增加水泥用量，而且会造成混凝土收缩过大，混凝土的耐久性也不能得到保证；二是不宜采用高标号水泥配制低强度混凝土，当水泥用量较少时，混凝土和易性等工作性能得不到保证，而如果增加水泥用量，这样会造成成本的大幅增加。

各交通等级路面水泥各龄期的抗折强度要求的规定



2.2 粗集料粗集料应使用质地坚硬、耐久、洁净的碎石、碎卵石和卵石，其各项指标应符合规范有关技术要求，如压碎值、针片状、含泥量等。粗集料的级配应符合规范要求，良好级配的粗集料可使路面混凝土形成密实骨架结构，具有较大的嵌锁力，可提高混凝土的抗折强度。按最大粒径的不同采用2~4 个粒级的集料进行掺配，级配好既节约水泥，又提高强度；级配不合理，不仅浪费水泥，而且很难达到强度要求。一般来说，碎石最大公称粒径不应大于31.5mm。

2.3 细集料细集料应采用洁净、质地坚硬、耐久的天然砂、机制砂或混合砂，路面多采用中砂。用砂要求具有较大的密度和较小的比表面积，以满足混凝土工作性、强度和耐久性，同时又可达到节约水泥的目的。同一配合比用砂的细度模数变化范围不应超过0.3，否则应分别堆放，并调整配合比的砂率后使用，砂的各项技术指标均应满足规范要求。

2.4 拌和用水拌和时，应使用洁净水，严禁使用酸、盐类超标和含有油污、泥、其他有害杂质的水，不符合要求的水会对路面砼产生不良影响。施工时，饮用水可直接作为混凝土搅拌和养护用水。

3 混凝土配合比原材料的选用固然重要，但能否科学合理地对混凝土配合比进行设计，也是影响路面混凝土抗折强度的一个重要因数。

一个适当的配合比，不仅提高抗折强度、耐久性和工作性，还可以节约水泥用量。一个配合比配制是否合理，其关键取决于水灰比、单位用水量和砂率。

3.1 水灰比（W/C）对路面抗折强度的影响水灰比是路面混凝土配合比设计的一个关键因数，理论上，水灰比越小，混凝土强度越高，但过小的水灰比会导致稠度增大，和易性差，难以控制施工，影响混凝土密实性，带来较大的单位水泥用量，这不仅不经济，还会造成混凝土干缩，产生收缩裂缝；水灰比太大，稠度将减小，塌落度增大，拌合物的流动性将随之


加大，而使黏聚性及保水性变差，难以保证混凝土的强度及耐久性。因此，水灰比的选用必须满足“最大水灰比”和“最小单位水泥用量”的要求，应从满足弯拉强度、工作性和耐久性要求的水灰比中取小值。粗集料为碎石时，水灰比可按下列公式计算：W / C=1.5684/

（fc+1.0097-0.3595fs）式中：fc——配制28d 弯拉强度的均值（MPa）；fs——水泥实测28d 抗折强度（MPa）。

混凝土满足耐久性要求的最大水灰比和最小单位水泥用量



3.2 砂率对路面抗折强度的影响砂率是指砂占粗、细集料总量的百分比，对混凝土拌合物和易性产生显著影响，砂率过大，骨料总表面积与孔隙率均加大，在水泥浆用量不变情况下，水泥浆不足以起到充分填充、包裹、润滑骨料作用，使拌合物流动性减小；如砂率过小，又不能保证在粗骨料之间有足够的砂浆层，也会降低混凝土拌合物的流动性，而且严重影响黏聚性和保水性，容易造成分层离析。试验证明，在固定水灰比和单位用水量的情况下，随着砂率的增大，混凝土抗折强度呈先增大后减小的变化趋势，说明存在一个最佳砂率，使混凝土强度达到最大。



3.3 单位用水量对路面抗折强度的影响在水灰比一定的情况下，单位用水量的大小直接影响混凝土的工作性，尤其是塌落度。水太多，水泥用量增大，造成浪费，塌落度也随之增大；水太小，水泥用量相对减小，难以保证最小水泥用量（路面一般不小于290Kg/m?），塌落度也随之减小。这两种情况，均不利于提高路面混凝土的抗折强度，因此，单位用水量要适中。经验公式计算碎石混凝土的单位用水量：Wo=104.97+0.309SL+11.27C/W+0.61Sp式中：Wo——不掺外加剂与掺合料混凝土的单位用水量（kg/m?）；SL——塌落度（mm）；Sp——砂率（%）；C/W——灰水比。

同样以华润牌普通硅酸盐水泥，品种强度等级为P.O42.5，通过试验分析不同单位用水量对抗折强度的影响：随着单位用水量的增加，混凝土的抗折强度呈下降趋势。



4 结论路面混凝土的抗折强度与原材料的质量情况以及各种原材料的配合比密切相关，每一环节差错均会影响混凝土的强度，因此施工前，必须严格对各种原材料试验与检验，符合规范和设计技术指标要求后方可使用。在配比设计时，严格按照规范的要求及程序进行，严格控制各种材料的用量，配制至少3 组的混凝土配合比，经过筛选对比，选择最佳的符合路面设计要求强度的混凝土配合比。

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