提高水泥混凝土抗弯强度的途径

提高水泥混凝土抗弯强度的途径

摘要：道路混凝土的设计强度，是以其抗弯强度为依据的。因此，探索提高道路混凝土抗弯强度的途径就尤为重要。基于此，本文主要就影响水泥混凝土抗弯强度的主要因素进行分析，并对提高水泥混凝土抗弯强度的途径进行分析和探索。

关键词：提高水泥混凝土抗弯强度途径

随着公路交通事业和新农村建设的不断发展，采用水泥混凝土路面结构的越来越多。依据水泥混凝土设计强度是以抗弯强度为准侧这一原则，因此，对如何提高水泥混凝土的抗弯强度，使之满足路用技术性能就显的尤为重要。见于此，本文结合多年的工作实践，对如何提高水泥混凝土的抗弯强度，进行如下分析和探索。

一对影响水泥混凝土抗弯强度主要因素的分析

水泥混凝土是一种结构复杂的复合材料。其物理和力学性能主要受混凝土组成材料各自的性能，及相关优化组合的性能，特别是水泥石水化后复合材料界面结合性能的影响。水泥混泥土抗弯强度也同样受这些因素的影响和制约。

1 受水泥石强度的影响

水泥石是水泥加水后水化的产物。其强度与水泥本身的强度和性能、用水量及水与水泥的比例等因素有关。一般而言，水泥本身的强度高、水灰比小、用水量少时则水泥石的强度就高。反之则低。因此为了获得较高的混凝土强度，应尽可能使用各种强度较高的水泥，同时在满足施工和易性的条件下尽量选用低用水量，以便降低水灰比，促使混凝土的密度增大，空隙率减少。这样既增加水泥石与集料之间界面的粘结力，又增大了两者接触层的有效面积，从而为提高混凝土的强度创造了条件。

2 受集料性质的影响

集料是混凝土结构骨架的组成部分，一般占混凝土绝对体积的70/100以上。混凝土的强度和耐久性都与集料的种类、形状、大小和性质有关。强度高、致密、颗粒级配好的集料在混凝土中起到固坚的骨架作用。表面粗糙的、有棱角的且吸附性能好的集料能很好地与水泥石齿合组成优良的混凝土，因此，集料的性质、形状、大小、种类等直接影响混凝土的抗弯强度。

3 水泥石与集料接触层的粘结力对混凝土抗弯强度的影响

水泥石与集料周围的粘结力是混凝土中强度最薄弱区域。影响二者粘结力的因素很多。除了上述的水泥、集料二者本身因素外，还与水泥水化后凝胶浓

度、粘度以及结晶后粒径大小、形状和晶体的排列有关。这些晶体和凝胶层包裹集料的厚度及其内部孔隙率都与水泥石和集料界面的粘结力有直接关系。过去我们层做过有关砂浆厚度对其强度的影响试验。当所用材料、配合比、和养护条件都相同时，砂浆层的厚度愈厚则砂浆的强度愈低；反之，砂浆层愈薄，则砂浆的强度愈高。也就是说，砂浆的强度与厚度成反比。因此，应在施工中满足工作性的条件下，尽量减少砂浆和水泥浆的用量。这样，也就相对减少了水泥石与集料界面接触层的砂浆厚度，从而减少了其界面微裂纹产出的因素。不但减少水泥用量，有其明显的经济效益，更重要的是减少了界面接触层的厚度和孔隙，提高其粘结力，增大了混凝土的密度、强度和耐久性，特别是为提高混凝土抗弯强度创造了有利条件。

众所周知，当水泥强度相同时，水泥石的强度主要取决于水灰比的大小。当水灰比大时，则混凝土中水泥用量相对地减少，而用水量就相应地增多。因此，在施工振动时，易使水析出，使水泥颗粒下沉，多余水易聚集在粗集料界面上，特别是底层的界面，其中大颗粒集料底层的界面更为突出。当水泥水化终止或水分干燥后，在界面上就形成了许多大小的孔隙，这样就减少了水泥石与集料接触层的有效面积。同时，由于水量增多，使水泥水化生成的凝胶浓度降低，直接影响了混凝土的力学性能和耐久性。

从混凝度抗弯试件折断的断面上可以清楚地看出：混凝土的破坏除了在粗集料的针、片颗粒和软弱颗粒处剪断外，多数是在

水泥石与集料的界面滑动、微裂纹的扩展以及由于水泥石中孔隙首先破损而使混凝土失去承受外力的性能。因此，增强水泥石与集料接触层的粘结力是提高混泥土抗弯强度的很重要的因素。

二提高水泥混凝土抗弯强度的途径

1、选用强度高的质量好的水泥

由于道路水泥混凝土地处野外恶劣环境，受气候、温度、水分和其他侵蚀介质的影响。因此宜采用强度高，特别是抗折强度高，质量好，主要是耐久性好的水泥。同时，道路水泥混泥土经常受车辆数百万次反复冲击荷载的磨损、推、挤、压等的作用。因此还要求具有较好的抗疲劳和抗冲击的韧性。在水泥的化学成分上要求硅盐酸含量多，这对混凝土强度有利。还要求铁铝酸四钙含量大于15%，这对提高水泥混凝土抗冲击韧性、早期强度、改善干缩性都好。对铝酸三钙含量要求低于6.0%，这可减小混凝土由于水泥的干缩及温度应力而引起的裂缝。`

2、选用质量好的集料

集料在水泥混凝土中的骨架作用的重要性是众所周知的。它对混凝土的强度，和经济效益的影响也是很明显的。因此要选用抗折强度较高的石料来轧制粗集料。且要求其表面粗糙，有一定活性，压碎值要小，针、片状含量和软弱颗

粒含量要低。细集料也要选粗些。这样，对提高混凝土的抗弯强度是有力的保证。

3、减小混凝土的孔隙，提高混凝土密度。

在各种材料相同时，混凝土的强度与其密度有很大关系。一般而言，混凝土的密度愈大，则其强度愈高，耐久性和抗磨性也愈好。因此，应在满足施工的条件下，水灰比宜用小些，水泥用量也要适量、较小的砂率，使制成的混凝土密度增大。此外，还可以采用功率大、效率高的拌合振动机械，如强制式混泥土拌和机和高频率振动捣实设备，也可以采用二次投料拌和水泥裹砂法、加压振动、二次振捣、真空吸水以及振碾等新办法新措施来提高混凝土的密度。减少混凝土的孔隙，这为提高混凝土抗弯性强度和改善混凝土的耐久性创造了有利条件。

4、掺用各种外加剂，改善混凝土的性能，提高混凝土的强度。

利用掺入不同外加剂来改善混凝土的性能，提高混凝土的强度，这已不是新鲜的事。因此，掺用外加剂已是混凝土的组成中第五种材料。可以根据不同技术要求的混凝土，选用相应的不同性能的外加剂来满足工程上的特殊需要。并可取得改善和易性、减水、节约水泥、提高强度，抗冻性、抗掺性和抗蚀性的综合技术性能和效益。

5、使用和研制其他新型混凝土。

随着时间的推移，工程上对混凝土的技术要求愈来愈多，愈来愈高，由于科学的不断发达，许多新型的混凝土相继取得研究成功，并在工程中应用，这些新型的混凝土一般是由一些有机或无机，金属或非金属有效材料组成的复合混凝土。它具有比普遍的混泥土有更多的、更好的物理和力学性能。如纤维混凝土具有高的抗拉、抗弯强度和抗疲劳、抗磨损、抗冲击的特性。这对制作道面水泥混凝土是比较理想的。其他如聚合物混凝土、树脂混凝土等都能改善混凝土某些方面的性能和特殊的技术要求。但由于在技术和经济上还有一些问题有待今后进一步改进和完善，现在还难以得到广泛的应用。

混凝土是建筑工程中使用最广泛、数量很大的建筑材料，道路和机场大量使用。因此，探索提高水泥混凝土的强度非常重要，特别是提高混凝土的抗弯强度更有其重要的技术上和经济上的意义。