抗折强度的计算及影响强度的各种因素

混凝土抗折强度计算及影响强度的各种因素

水泥混凝土抗折强度是以150mm×150mm×550mm的梁形试件，在标准养护条件下达到规定龄期后（28天），在净跨450mm、双支点荷载作用下的弯拉破坏。抗折强度fcf=3FL/(2bhh)式中：F--极限荷载（N）；L--支座间距离，L=450mm；b--试件宽度（mm）；h--试件高度（mm）。只有当断面发生在两个加荷点之间时，才能计算抗折强度，否则该试件之结果无效。

水泥砼路面由于直接受车辆荷载的重复作用及环境因素（如温度、湿度）的影响，因而对砼板要求具有较高的抗折强度、耐久性、耐磨性和抗滑性。其中抗折强度是砼路面的一项重要控制指标，其大小是否满足设计要求，将直接影响到路面的整体质量及使用寿命。要满足上述要求，很大程度上取决于原材料的品质、混合料组成以及现场的施工控制。所以，在工程上必须砼的路用要求，分析影响其强度的因素，从而选择合格材料，科学设计，合理施工，以满足水泥砼路面的各项指标要求。下面主要从原材料品质、砼配合比组成设计及施工等方面入手，结合实际，简要分析水泥砼抗折强度的影响因素。

一、原材料品质对水泥砼路面抗折强度的影响

（一）水泥质量及用量对砼强度的影响 1. 水泥质量好坏将直接影响砼的强度及其拌和物的性质。这主要取决于水泥本身的技术性质，如钙化速率、收缩开裂、磨耗性能等，因此，路面用水泥要求具有抗折强度高，收缩性、抗磨性、耐久性好以及弹性模量低等技术性质。 2. 水泥用量对砼强度的影响。用量太小很难满足砼强度、耐久性、耐磨性等要求；用量过大，虽然能满足强度要求，但砼中水化热大，收缩亦大，容易因收缩而产生开裂。因而水泥用量应满足最小水泥用量要求，但也应控制最大水泥用量。 3. 水泥品种及标号的选用。一般应采取强度高、干缩性小，抗磨性与耐久性好的水泥。其品种及标号的选用必须根据公路等级、工期、铺筑时间、方法及经济性等因素综合考虑选定。通常建议水泥标号：特重、重交通不小于52.5#、其他不小于42.5#。（二）粗、细集料对砼强度的影响 1. 粗集料（碎石）对砼强度的影响。粗集料应质地坚硬、耐久洁净，符合一定的级配要求，才能保证砼路面具有足够的强度，良好的抗滑、耐磨、耐久性。因此，其各项指标应符合有关技术标准要求，如针片状颗粒含量、含泥量、压碎值指标、颗粒级配等。尤其是颗粒级配，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。 2. 细集料（砂）对砼强度的影响。路面用砂要求具有较高的密度和较小的比表面，以满足新拌砼工作性、硬化后强度、耐久性的要求，同时又达到节约水泥的目的。其级配要求应与相应的粗集料一并考虑，级配不良，则很难配制良好的混合料。所以，细集料不仅应洁净，质地坚硬、耐久，而且其各项指标应满足规范要求。（三）水质与用量对砼强度的影响水质较差的水，因含有油、酸、盐类、有机质等化学物质，从而对路面砼产生不良影响。因此对不符合相关指标要求的水不宜作为路面砼用水。另外，水的用量大小，对砼强度也有很大影响，在水泥用量一定的条件下，水用量太大，水灰比（W/C）势必增大，虽施工方便，但很难保证砼强度；水用量偏小，砼和易性差，虽强度容易保证，到施工难度增大。因此，砼配合比设计中，尤其是路面砼一定要控制水灰比的大小。

（四）外加剂对砼强度的影响外加剂选用得当，可在一定程度上改善路面砼的技术性质，如工作性、抗冻、抗磨等性能，从而提高砼强度。对于未使用过的外加剂，应在充

分调查试验和实地试用后，方可决定选用的外加剂是否适用。另外，由于引用外加剂后常常会改变砼对制备工艺的要求，因而在实际使用时，要特别注意用量正确，拌和均匀，以免产生不良影响。

二、组成设计对水泥砼路面抗折强度的影响

原材料的选用固然重要，但能否科学合理地对路面砼配合比进行设计，也是影响路面砼抗折强度的一个重要因素。众所周知，水泥砼路面板厚度计算，强度评定是以抗折强度（弯拉强度）为依据的，因而砼配合比设计应根据设计抗折强度、耐久性、耐磨性、工作性等要求和经济合理的原则选用原材料，材料通过试验和必要的调整后，确定砼单位体积中各种组成材料的用量。一个砼配合比设计合理与否，其关键取决于水灰比、单位用水量、砂率三个参数的确定。（一）水灰比（W/C）对路面砼强度的影响这是路面砼配合比设计的一个关键参数，选用得当与否，直接影响路面砼的强度。W/C太小，和易性差，难以控制施工；W/C太大，坍落度增大，砼有足够的流动性，方便施工，但很难保证砼的强度。因此，W/C的选用必须满足“不大于W/Cmax要求”：公路、城市道路和厂矿道路不大于0.46；冰冻地区冬季施工不大于0.45。（二）单位用水量对路面砼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砼的工作性，尤其是坍落度。Wo太大，水泥用量增大，造成浪费，坍落度也随之增大；Wo太小，水泥用量相对减少，难以保证最小水泥用量（路面一般不小于300Kg/m3），坍落度也随之减小。这两种情况，均不利于路面砼强度的正常增长。因此，Wo选用要适中。（三）砂率对路面砼强度的影响砂率是指细集料（砂）占粗、细集料总量的百分比。砂率太大，粗集料相对减小，难以起到骨架作用，影响砼路面的整体强度；砂率太小，粗集料相应增多，细集料相对减少，虽能形成骨架，但难以使砼呈密实状态，势必降低砼强度。因此，砂率选用应适当（对于路面一般以不大于32%为宜）

三、施工因素对水泥砼路面抗折强度的影响

（一）拌和条件中对砼强度的影响主要包括拌和设备、拌和环境、拌和工艺等。设备、环境、工艺的不同，所拌砼质量也不同。尤其是拌和时间、温度对砼强度影响甚大。所以砼质量要稳定，强度要保证，必须改善拌和条件，严格控制拌和时间，力求拌和均匀。

（二）运输条件对砼强度的影响运输时间不宜过长，以避免砼过早凝结硬化，影

（三）砼浇注中，振捣是否充分也直接影响到砼强度的形成所以砼摊铺后应及时振捣，力求充分。为提高振捣效果，可使用插入式和平板式振捣器联合作业，以提高砼的密实度及强度。（四）施工工艺对路面砼强度的影响例如采用真空吸水工艺可降低水灰比，提高砼在凝结硬化前表层结合强度。因此，采用新工艺、新方法进行辅助施工，能在一定程度上提高路面砼的强度。

（五）养生条件对路面砼的影响包括养生方法、湿度、温度等。实践证明，砼养生是否充分，影响砼强度的增长。因此，必须重视路面砼的养生。通常可采用湿砂、湿麻袋进行养生，一般不少于7天保持路面湿润状态，以后每天须适当洒水。这样可以保持路面砼强度得到正常持续增长。