王寶

摘要 影響水泥混凝土強度的因素是多方面的，本著為水泥混凝土結構的設計、施工及試驗分析提供一些思路和依據(jù)的原則，本文從水泥混凝土的組成材料、施工條件與施工方法、養(yǎng)護條件、養(yǎng)護齡期和試驗條件等幾個方面闡述了提高強度的措施并做了相應的分析。提高水泥混凝土強度的措施是建立在影響強度因素的基礎上的，只有通過改善原材料的質(zhì)量和人為的外在因素才能提高水泥混凝土的強度，因此本文提出的提高強度的措施有：選用高強水泥和早強水泥、采用低水灰比和集漿比、摻和外加劑和摻和料、采用機械拌和機械振搗、采用濕熱養(yǎng)護及磁化水對提高水泥混凝土強度的分析。

關鍵詞：提高；水泥混凝土；強度

前言

水泥混凝土（即普通混凝土），是以水泥為膠結材料與細集料、粗集料及水按適當比例配制，經(jīng)一定時間硬化而成的一種堅硬的人造石材。水泥混凝土是道路與橋梁工程建設中，應用最廣泛，用量最大的建筑材料之一，隨著高等級公路的發(fā)展，水泥混凝土與瀝青混凝土一樣，成為高等級路面的主要建筑材料。在現(xiàn)代公路橋梁中，鋼筋混凝土是最主要的一種橋型，廣泛應用于公路和立交工程。水泥混凝土的強度包括抗壓、抗彎、抗拉、抗折強度等，其中抗壓強度最大，抗拉強度最小，混凝土各力學強度均可通過抗壓強度折算，在工程中混凝土主要以抗壓強度為主，因此提高混凝土的強度主要從抗壓強度來研究、闡述。

影響水泥混凝土強度的因素是多方面的，歸納起來主要有：材料、施工條件及施工方法、養(yǎng)護條件、養(yǎng)護齡期、試驗條件等五方面，本文根據(jù)混凝土強度的影響因素提出提高水泥混凝土強度的多種措施并做出分析。

一、選用高強水泥和早強水泥

為了提高混凝土的強度，應選用高強度的水泥，尤其是重型交通的路面，抗折強度應大于5.0MPa，水灰比應不大于0.46，水泥用量不大于360kg/m3的條件下，必須采用高強水泥或道路水泥，才能滿足強度高，水泥用量少的要求。為了縮短養(yǎng)活時間，在供應條件允許時，應優(yōu)先選擇早強型水泥。

二、采用低水灰比和漿集比

為了提高路面混凝土的強度，通常采用的水灰比不超過0.45，用水量不應超過150kg/m3（卵石不超過140kg/m3）。對于摻外加劑的混凝土還可以采用更低的水灰比和用水量。采用低的水灰比，可以減少混凝土中的游離的水，從而減少混凝土中的空隙，提高了混凝土的密實度和強度；另一方面減低了漿集比，減薄了水泥層的厚度，可以充分的發(fā)揮集料的骨架作用，對混凝土強度的提高亦有幫助。

三、摻和混凝土外加劑和摻和料

3.1采用外加劑增強混凝土強度的分析

下面分別以兩個試驗說明外加劑對混凝土強度的影響

試驗一：原材料采用525硅酸鹽水泥，碎石（粒徑5～20mm），河砂（細度模數(shù)3.04）清潔水和FDN型減水劑。

水泥用量為540kg/m3，坍落度控制在4～7cm，減水劑摻量以水泥重量的百分比計，試件規(guī)格10×10×10cm3，試件成型后蒸養(yǎng)6h脫模，再置入180℃，10atm蒸壓釜中蒸壓10h，然后測試混凝土3天抗壓強度，試驗結果見表（2—1）

由表（2—1）FDN型減水劑在0.5～1.5%摻量范圍內(nèi)，混凝土強度有明顯的增長，與未摻減水劑的相比，強度提高了13.1～69.1%，當減水劑摻量小于0.5%和大于2.0%時，混凝土強度對減水劑的摻量不敏感。

試驗二：按表（2—2）的膠砂配合比做水泥膠砂試驗，在水中（水溫25～30℃），養(yǎng)護不同齡期中其強度見表（2—3）

從表（2—3）可以見，摻入ST-4早強型減水劑的2號試樣，10d膠砂強度比未摻早強型減水劑的1號試樣有較大幅度的下降，28d摻早強型減水劑的強度比未摻的明顯低，但是強度差有所減小，可以認為ST-4早強型減水劑的加入，對試樣強度有明顯不利的影響。

由以上的兩個試驗結果可以很明顯的得出結論，混凝土在拌和時加入外加劑對混凝土強度有一定的影響，要想明確外加劑能否使混凝土的強度提高必須做對比試驗來確定。外加劑的摻量也應該是適量的，否則不但不能起到明顯增強混凝土強度的效果，而且還會造成浪費，從而提高工程成本。因此外加劑的摻入量也應建立在試驗的基礎上的。

3.2 摻和料對混凝土強度的影響分析

原材料和試驗方法同前（2.3.1的試驗），F(xiàn)DN型減水劑摻量為1.0%，摻和料為磨細長石石英砂，細度為230m2/kg，SiO2含量為86.7%，摻和料以水泥用量的百分數(shù)計。試驗結果見表（2—4）：

由表（2—4）數(shù)據(jù)可以表明，磨細長石石英砂摻量為50～60%時，混凝土強度可提高52.2～57.9%。摻量小于50%和大于70%時，對其強度影響不太明顯。由此試驗可以說明摻入摻和料可以使混凝土的強度增加，但為了確保混凝土強度增長最大，必須通過試驗確定摻和料的摻量。本人認為摻和料的選擇就和外加劑的選擇一樣是建立在試驗的基礎上的，通過試驗來選擇即能滿足工程要求又經(jīng)濟的摻和料種類。

四、采用機械拌和和機械振搗

混凝土拌和物在強力攪拌和振搗作用下，水泥漿的凝聚結構暫時受到破壞，因此降低了水泥漿的粘度和集料間的摩阻力，提高了混凝土混合料的流動性，使混合料更均勻、更密實，使其強度提高更快，尤其是水灰比小的干硬性的混凝土混合料，通過振搗成型效果更顯著。

五、采用濕熱養(yǎng)護

5.1 蒸汽養(yǎng)護

它是將成型的混凝土制品置于100℃以下的常壓蒸汽中，經(jīng)過16～20h蒸汽養(yǎng)護后，其強度可達到標準養(yǎng)護狀況下28d強度的70%～80%，其蒸汽養(yǎng)護對不同水泥亦不同。用普通的硅酸鹽水泥時，蒸汽養(yǎng)護最好為80℃左右，這種水泥制成混凝土，經(jīng)蒸汽養(yǎng)護后，再在標準條件下養(yǎng)護28d時抗壓強度比一直在標準條件下養(yǎng)護的混凝土強度降低了10%～15%，這是因為普通硅酸鹽水泥混凝土在高溫養(yǎng)護時，水化反應速度加快，在水泥顆粒表面形成凝結模層，將阻礙水分繼續(xù)深入水泥顆粒內(nèi)部。所以蒸汽養(yǎng)護的強度低于標準養(yǎng)護條件下的強度，但是蒸汽養(yǎng)護能大大的縮短養(yǎng)護齡期，使工程期減少。當用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥及礦渣硅酸鹽水泥時，蒸汽養(yǎng)護的溫度為90℃左右時，經(jīng)蒸汽養(yǎng)護后的28d抗壓強度提高10%～40%。這是因為活性混合料與氧化鈣的化學反應生產(chǎn)水化物，有助于強度的增長，提高混凝土的強度。

5.2蒸壓養(yǎng)護

蒸壓養(yǎng)護是將澆注完的混凝土構件 靜停8～10h后，放入蒸壓釜中，通入高壓、高溫（如大于或等于8個大氣壓，溫度為175℃以上）飽和蒸汽進行養(yǎng)護。在高溫高壓蒸汽下，水泥水化時，析出的氫氧化鈣不僅能充分和活性的氧化硅結合，而且也能與晶體狀況下的氧化硅結合而生成含水硅酸鹽，從而加快了水化和硬化，提高了混凝土的強度。此法比蒸汽養(yǎng)護的混凝土質(zhì)量好，特別是對采用摻活性混凝土混合料材料的水泥及摻入磨細石英砂的混合硅酸鹽水泥更為有效。

六、采用磁化水提高混凝土強度的分析

6.1磁化水提高拌和物的和易性，進而提高了混凝土的強度

合適條件的磁化水，其表面張力減小，使水泥的活性增加，使得水化反應進行的更快更充分，生產(chǎn)的水泥漿體和泥膠數(shù)量增加，游離水和未水化的水泥顆粒減少，因此拌和物的流動性、粘聚性和保水性增加。另外，由于磁化水的分子集團較普通水小，所以磁化水的密度比普通水大，因此，在拌和過程中，固相的分散度增加（水泥顆粒及細骨料的分散度增加），所以拌和物的均勻性增加，故由此拌和物由不均勻引起的力學性質(zhì)變差的情況得到改善。再者由于水泥漿體和凝膠數(shù)量的增加，使得拌和物的粘聚性和保水性增加，因此，因泌水和蒸發(fā)引起的微裂縫和毛細孔隙的數(shù)量減小，從而使得混凝土的強度提高。

6.2磁化水減少拌和物的分層和離析，提高拌和物的密實度和混凝土的強度

混凝土在澆注、振搗過程中及初凝前的靜置時間內(nèi)，由于混合料中的各種固體顆粒的大小及密度不同，這就使得混凝土拌和物出現(xiàn)不同程度的分層和離析，會在粗骨料的下方形成充水區(qū)，這些缺陷都將嚴重地影響混凝土的強度及抗裂、防滲性能。當用合適的磁化水拌和時，這些缺陷都能得到改善，所以可以提高混凝土的強度。

6.3磁化水拌和水泥混凝土可以減小水灰比，提高混凝土的強度

因合適的磁化水對水泥的活性比普通水強，因此，在拌和過程中，參與水化反應的水分子的數(shù)量增加，被水泥包裹的“游離水”減少，生產(chǎn)的水泥漿體數(shù)量增加；同時磁化水對骨料的潤滑性增加，故拌和物的流動性增加，那么在保證流動性不變的情況下，就可以減少水灰比，試驗也證實了這一點。由前面的論述可以知道水灰比的減小能提高混凝土的強度，因此，使用磁化水能提高混凝土的強度。

6.4 磁化水縮短凝結時間，提高其早期的強度，進而提高混凝土的強度

因合適的磁化水使水泥的活性增加，使得水化反應加快，水泥的初凝和終凝時間變短，早期強度增加。由于初凝時間變短，所以拌和物因固體顆粒沉降引起的分層和離析情況得以改善，即不均勻程度減小。又因為水化反應速度加快，在相同時間內(nèi)，生產(chǎn)的水化產(chǎn)物（晶體和凝膠）的數(shù)量增加，因此混凝土的早期強度提高，可以減小早期裂紋的數(shù)量和大小，因而可以提高混凝土的強度。

總結

在現(xiàn)代的公路橋梁中，水泥混凝土已成為最主要的建筑材料之一，應用也最廣泛。影響水泥混凝土強度的因素不是單一的，且各個因素之間也是有聯(lián)系的。材料是影響混凝土強度內(nèi)在因素，把握好材料的質(zhì)量是提高混凝土強度的首要問題，之后再在施工、養(yǎng)護期間注意其環(huán)節(jié)的關鍵處，就可能很好的保證混凝土的質(zhì)量。提高混凝土強度的措施的選擇是根據(jù)實際情況和試驗來確定的（如外加劑和摻和料的選擇及摻量的選擇都必須是在試驗的基礎上的）。

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