浅论提高路面混凝土弯拉强度的原材料措施
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[摘 要] 路面混凝土的弯拉强度直接影响到道路的使用寿命，本文从水泥、粉煤灰、外加剂、集料、钢纤维等原材料角度论述了如何提高路面混凝土的弯拉强度。
[关键词] 提高 混凝土弯拉强度 原材料措施
随着我国经济的发展，道路运输越来越繁忙，汽车对道路路面的破坏也越来越严重。无论是超载、冲击、振动、疲劳或基层约束、温差应力、湿差应力、路基沉降等因素导致的混凝土路面结构性的破坏，还是路面的正常损坏，都促使我们深入研究如何提高路面混凝土的弯拉强度，而通过原材料的控制措施来提高路面混凝土的弯拉强度是最为直接、最为有效的途径。
一、提高混凝土弯拉强度的水泥措施
1、水泥抗折强度的要求
大量的试验表明：在相同水灰比条件下，混凝土弯拉强度与水泥胶砂的抗折强度差距一般为2MPa左右。所以高级别路面配制弯拉强度5.5MPa的路面混凝土必然要求水泥的抗折强度不小于7.5MPa。这就是路面混凝土要求的水泥抗折强度比国标42.5级水泥7.0MPa还要高0.5MPa的原因。
2、提高水泥中铁铝酸盐矿物的含量要求
众所周知，在硅酸盐类水泥的4种主要矿物中，只有铁铝酸四钙是提高弯拉强度 与抗拉强度的矿物组分，为了切实达到对水泥更高抗折强度的要求，在水泥化学成分中应做到：特重、重交通路面铁铝酸四钙含量不宜小于15%；中、轻交通路面宜小于12%。
3、优先使用旋窑生产的道路硅酸盐水泥
在路面可使用的4种水泥品种中，国家规定的优选顺序次为：道路硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥。这4种水泥中只有道路硅酸盐水泥是按照路面抗折强度提高0.5Mpa生产的。国标42.5级道路硅酸盐水泥抗折强度规定为7.5Mpa，并规定铁铝酸四钙含量不得小于16%，是专门为路面混凝土生产的特种水泥。因此，应大力宣传和提倡：在高级别路面混凝土路面中，优先推荐使用旋窑生产的道路硅酸盐水泥。
二、提高弯拉强度的粉煤灰措施
1、路面用粉煤灰等级
规范规定：路面用粉煤灰等级必须是符合表1规定的I、II级粉煤灰，不得使用III级灰。贫混凝土、碾压混凝土基层或复合式路面下面层应掺用III级以上和III级粉煤灰，不得使用等外粉煤灰。从表1中的混合砂浆活性指数可见，面板规定只不过能使用I、II级粉煤灰，显然是保障早期弯拉强度和减小干缩（III及粉煤灰是增大干缩的）的规定。
2、路面粉煤灰混凝土的龄期
路面混凝土掺粉煤灰后的龄期明确规定为28d，长龄期弯拉强度增长留作抵抗超重轴载的弯拉强度储备。这一项若以1年龄期来计算，大致弯拉强度提高10%~15%，具体增长量要视养生与当地的温、湿度条件而定。
3、路面粉煤灰的掺量
各类路面混凝土拌和物中掺粉煤灰时其配合比计算应按照量取代法进行。代替水泥的粉煤灰最大掺量：I型硅酸盐水泥宜≤30%；II型硅酸盐水泥宜≤25%；道路水泥宜≤20%~30%；普通水泥宜15%~25%；矿渣水泥不得掺粉煤灰。其掺量应根据水泥中原有的混合料数量和混凝土弯拉强度、耐磨性等要求由试验确定。I、II级粉煤灰的超量系数可按表2初选。
三、提高弯拉强度的外加剂措施
1、各等级路面混凝土中推荐掺用外加剂
各等级路面混凝土推荐掺用外加剂，其中，引气剂为应掺品种，各种（高效）减水剂在高等级路面中为宜掺品种。譬如，夏季高温施工，应使用引气缓凝（高效）减少剂。次级路面混凝土中，仅在使用真空吸水工艺施工时，方可不掺外加剂。并且明确说明，若既不使用外加剂，又不使用真空吸水工艺，所有水泥路面均不允许施工。
2、提高高效减水剂的减少率
外加剂是水泥混凝土的一种组分，其掺入水泥混凝土的目的是使新拌混凝土和硬化混凝土达到人们所需要的优良性能。减水剂作为水泥混凝土外加剂中的一种，能在维持混凝土坍落度不变的条件下降低混凝土单位用水量，它可降低新拌混凝土的水灰比和提高和易性，提高硬化混凝土的强度和耐久性，同时在保持混凝土强度不变的前提下降低成本，由于这些特性，减水剂被越来越多地应用于水泥混凝土工程中。按减水幅度分类，减水剂可分为普通型（减水率在5%~10%）和高效型（减水率＞10%）等2种，两者均可用于水泥混凝土路面。
为保证所用的减水剂同所使用的水泥之间有良好的适应性。在混凝土配合比设计前，应选取多个厂家生产的减水剂做水泥适应性试验。只有与水泥相适应的减水剂才能使用，否则必须调整水泥配方或另行选定减水剂。
四、提高弯拉强度的集料措施
1、路面用粗、细集料等级
根据2001年版国标《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（GB/T14685-2001）、《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（GB/T14684-2001）要求分三级，一级集料用于C60以上混凝土；二级用于C30~C60之间的混凝土；三级用于C30以内的混凝土。因此，高等级路面及有抗（盐）冻要求的低等级路面混凝土路面使用的粗、细集料级别应不低于II级，无抗（盐）冻要求的低等级路面混凝土路面、碾压混凝土及贫混凝土基层可使用III级粗、细集料。
2、提高生产碎石的母岩抗压强度
按照碎石母岩抗压强计等级至少不小于1.5倍中路面混凝土强度等级之关系，全面提高了路面用碎石的母岩强度。因此，火成岩应不小于100Mpa；变质岩应不小于80Mpa；水成岩应不小于60Mpa。这就意味着建筑静载混凝土结构可用作碎石的岩石，路面动载混凝土中不能使用，必须剔除岩层表面高、中风化的岩石，开采内部轻风化与未风化的岩石，方可用于路面混凝土。
3、减小路面混凝土粗集料的最大公称粒径
“八五”期间在不同粗集料弯拉强度大量试验基础上进行的研究表明，混凝土弯拉强度最高的碎石集料公称最大粒径在19.0mm，这样有利于保障不同的粗集料满足各等级路面所要求的弯拉强度。
4、砂的细度和硅质含量
路面混凝土用砂的细度模数应在2.0~3.5之间，砂中硅质含量不应低于25%。这有双重目的：一是细度模数越大、硅质含量越高；二是从保证路面有足够的抗滑横向力系数和砂硬度，它能够提供面层足够的耐磨性、抗滑性及高速行车的安全性。换言之，不允许面层使用细度模数小于2.0的细砂或特细砂。
五、使用钢纤维提高弯拉强度
路用钢纤维提高弯拉强度主要有三方面：
1、单丝钢纤维的抗拉强度不宜小于600Mpa。
2、钢纤维长度宜控制在粗集料最大公称粒径的1.3~2，两者必须相匹配。
3、钢纤维外形：宜使用有锚固端的钢纤维；不得使用钢筋切断形、两端带直角或弯钩形钢纤维，不宜使用波浪状及其他可能导致成团的钢纤维。
通过原材料控制措施是可以显著提高路面混凝土的弯拉强度，从而达到延长路面的使用寿命。
参考文献：
[1] 傅智，保障水泥混凝土路面工程质量的三大要素，中国建筑工业出版社，2005年，第一版.
[2] 潘立，关于混凝土结构裂缝问题的思考，工业建筑，2002年，第五期.
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