影響水泥砼路面抗折強度的因素分析

李善洲

【摘 要】水泥砼面層以抗折強度作為強度檢驗和評定的首要指標，本文著重對配合比各組分原材料；攪拌及施工工藝；試驗方法、試件成型方式；檢驗和試驗人員素質(zhì)這幾個主要因素對抗折強度的影響進行探討。

【關(guān)鍵詞】水泥砼路面；抗折強度；因素；分析

引言

在我國道路路面的結(jié)構(gòu)形式中，水泥砼路面因其獨特的優(yōu)點，依然被公路和城市道路廣泛地采用。抗折強度數(shù)值的高低則直接關(guān)系著砼路面質(zhì)量的好壞。筆者參考國內(nèi)外相關(guān)資料，結(jié)合近幾年來的施工、檢驗和試驗實踐，對影響砼路面抗折強度的幾個因素進行初步的探討。

一、配合比各組分原材料的影響

1 水泥。砼路面的第一力學(xué)指標是抗折強度，其高低對砼試件抗折強度高低有直接影響。水泥的抗折強度是砼抗折強度不可逾越的上限，砼的抗折強度比標準砂漿的抗折強度低2MPa左右。由此可見，在其他技術(shù)指標滿足要求的情況下，應(yīng)盡可能使用抗折強度高的水泥，即盡量使用道路水泥或?qū)μ岣呖拐蹚姸扔欣暮杷崛}和鐵鋁酸四鈣高的水泥。

2 集料。過去，通常認為集料是砼的惰性成份，除了粒徑和級配外，它對路面砼的性能影響很小，但試驗表明，粗集料的種類、壓碎值、最大粒徑、針片狀含量、級配、軟弱顆粒含量對抗折強度都有影響。良好的級配和粒型可使路面砼形成具有較大嵌鎖力的密實骨架結(jié)構(gòu)，對提高抗折強度有利。同時，由于路面砼的特殊受力方式（承受動載的反復(fù)沖擊），包括泥塊、土、石粉等的軟弱顆粒使集料界面粘結(jié)強度大大降低，從而使抗折強度降低很多。所以，路面砼對骨料的要求比一般砼更嚴格。

3 水泥用量和水灰比。抗壓強度的配合比設(shè)計中，水灰比和水泥用量是配制強度標號的主要參數(shù)，在抗折強度的配合比設(shè)計中，水灰比定則仍然是行之有效必須遵循的基本原理。但是，由于影響砼抗折強度與抗壓強度的因素并非相同，部分因素甚至是相反的，單純增加水泥用量、降低水灰比，對抗折強度的提高不再明顯，反而造成經(jīng)濟上的不合算，所以《水泥砼路面施工及驗收規(guī)范》（GB97 1987）中規(guī)定最大水泥用量不宜超過400kg/m3。

4 雙摻技術(shù)的應(yīng)用。我們選擇A因子（單摻粉煤灰），B因子（雙摻外加劑和粉煤灰）兩個因子，每個因子三個水平。以抗折強度為指標，通過直接比較可知，A2（25%）> A3（30%）> A1（20%），B3（1.5%）> B2（1.0%）> B1（0）。再對試驗結(jié)果作F檢驗（計算過程略），F(xiàn)B> FA，表明雙摻效果比較好。因此，可以采用A2B3組合，即粉煤灰摻量（占水泥用量）25%，外加劑取水泥用量的1.5%。盡管抗折強度與外加劑摻量呈正相關(guān)關(guān)系，但從經(jīng)濟效益等方面考慮，外加劑摻量不宜再提高。綜合分析，由于摻加外加劑和粉煤灰后，砼的密度增加，有利于提高抗折強度。

二、攪拌及施工工藝的影響

當前施工中，大多采用強制式攪拌站集中攪拌的供料方式，攪拌站采用微機控制，可為施工單位提供更可靠的配合比。但攪拌站要把好材料關(guān)和配合比調(diào)整關(guān)（理論配合比和施工配合比的調(diào)整）：原材料要按要求定期送檢，砂、石的含水量要隨時測定，以便及時調(diào)整配合比中的用水量和砂子用量，在夏季、多雨季節(jié)，測量砂、石含水量尤其重要。

攤鋪及成型工藝的選擇應(yīng)根據(jù)施工單位的設(shè)備、技術(shù)、管理、人員等實際情況，盡量選擇比較先進的施工工藝，這是保證砼路面內(nèi)在密實度和外觀質(zhì)量的關(guān)鍵步驟之一。施工前應(yīng)根據(jù)砼路面施工進度計劃，編制出一套合理并切實可行的施工組織設(shè)計和施工現(xiàn)場管理辦法，作好施工人員的技術(shù)培訓(xùn)，加強過程控制，為整個工程的順利實施制定有力的保證措施。

三、試驗方法、試件成型及養(yǎng)護條件的影響

在《普通砼力學(xué)性能試驗方法》GBJ81 1985中，關(guān)于抗壓試件的制作及養(yǎng)護有專門的規(guī)定，但抗折試件的成型比較特殊。作為檢驗評定砼路面強度高低的主要手段--小梁試件抗折強度檢驗，強化嵌鎖和界面是保證抗折強度和小變形性能的基本措施，而增強集料的嵌鎖力與試件成型時的振動方式有很大的關(guān)系。我們對兩種成型方式的試件作對比試驗，發(fā)現(xiàn)用振搗棒制作的試件抗折強度偏低10%～ 20%。其存在差別的原因是由于折斷的橫斷面上振搗棒振動過的插孔，即小梁試件的中央幾乎沒有粗集料或僅有很少的粗集料，而振搗棒越粗，砼坍落度越小，這種影響越大，抗折強度降低得越多。

四、檢驗和試驗人員素質(zhì)的影響

工作人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)、熟練程度、工作責(zé)任心等對砼的抗折強度有很大的影響。對某一工程使用同一攪拌站生產(chǎn)的砼的兩個不同試驗人員，不同月份抽取的砼抗折試塊作為樣本進行的統(tǒng)計分析，結(jié)果如下：

1 甲、乙兩個試驗人員所有抗折強度數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

從表1可見：X甲> X乙，S甲< S乙，說明甲試驗員的業(yè)務(wù)素質(zhì)高于乙試驗員業(yè)務(wù)素質(zhì)。通過以上分析可以看出，甲、乙兩雖然在配合比、原材料、攪拌工藝、成型方式都相同的情況下留置試塊，統(tǒng)計分析結(jié)果卻不大相同，說明檢驗試驗人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)、工作態(tài)度是影響試驗結(jié)果的不可忽視的重要因素。

五、結(jié)論

水泥砼是一種脆性材料，對配合比、原材料質(zhì)量、施工工藝及檢驗試驗等因素非常敏感，因此在組織水泥砼路面施工時，必須嚴格管理。在實際應(yīng)用中，還要從影響產(chǎn)品質(zhì)量的"人、機、料、法、測（檢測）、環(huán)"（即5M1E）幾個方面入手，確保工程質(zhì)量。

【參考文獻】

[1]《水泥砼路面施工及驗收規(guī)范》（GB97 1987）.人民交通出版社

[2]《水泥砼路面設(shè)計規(guī)范》（JTT012 1994），人民交通出版社

[3]李炎青.淺談如何提高施工中砼路面的抗折強度.《交通科技與經(jīng)濟》.2006