王宝

摘要 影响水泥混凝土强度的因素是多方面的，本着为水泥混凝土结构的设计、施工及试验分析提供一些思路和依据的原则，本文从水泥混凝土的组成材料、施工条件与施工方法、养护条件、养护龄期和试验条件等几个方面阐述了提高强度的措施并做了相应的分析。提高水泥混凝土强度的措施是建立在影响强度因素的基础上的，只有通过改善原材料的质量和人为的外在因素才能提高水泥混凝土的强度，因此本文提出的提高强度的措施有：选用高强水泥和早强水泥、采用低水灰比和集浆比、掺和外加剂和掺和料、采用机械拌和机械振捣、采用湿热养护及磁化水对提高水泥混凝土强度的分析。

关键词：提高；水泥混凝土；强度

前言

水泥混凝土（即普通混凝土），是以水泥为胶结材料与细集料、粗集料及水按适当比例配制，经一定时间硬化而成的一种坚硬的人造石材。水泥混凝土是道路与桥梁工程建设中，应用最广泛，用量最大的建筑材料之一，随着高等级公路的发展，水泥混凝土与沥青混凝土一样，成为高等级路面的主要建筑材料。在现代公路桥梁中，钢筋混凝土是最主要的一种桥型，广泛应用于公路和立交工程。水泥混凝土的强度包括抗压、抗弯、抗拉、抗折強度等，其中抗压强度最大，抗拉强度最小，混凝土各力学强度均可通过抗压强度折算，在工程中混凝土主要以抗压强度为主，因此提高混凝土的强度主要从抗压强度来研究、阐述。

影响水泥混凝土强度的因素是多方面的，归纳起来主要有：材料、施工条件及施工方法、养护条件、养护龄期、试验条件等五方面，本文根据混凝土强度的影响因素提出提高水泥混凝土强度的多种措施并做出分析。

一、选用高强水泥和早强水泥

为了提高混凝土的强度，应选用高强度的水泥，尤其是重型交通的路面，抗折强度应大于5.0mpa，水灰比应不大于0.46，水泥用量不大于360kg/m3的条件下，必须采用高强水泥或道路水泥，才能满足强度高，水泥用量少的要求。为了缩短养活时间，在供应条件允许时，应优先选择早强型水泥。

二、采用低水灰比和浆集比

为了提高路面混凝土的强度，通常采用的水灰比不超过0.45，用水量不应超过150kg/m3（卵石不超过140kg/m3）。对于掺外加剂的混凝土还可以采用更低的水灰比和用水量。采用低的水灰比，可以减少混凝土中的游离的水，从而减少混凝土中的空隙，提高了混凝土的密实度和强度；另一方面减低了浆集比，减薄了水泥层的厚度，可以充分的发挥集料的骨架作用，对混凝土强度的提高亦有帮助。

三、掺和混凝土外加剂和掺和料

3.1采用外加剂增强混凝土强度的分析

下面分别以两个试验说明外加剂对混凝土强度的影响

试验一：原材料采用525硅酸盐水泥，碎石（粒径5～20mm），河砂（细度模数3.04）清洁水和fdn型减水剂。

水泥用量为540kg/m3，坍落度控制在4～7cm，减水剂掺量以水泥重量的百分比计，试件规格10×10×10cm3，试件成型后蒸养6h脱模，再置入180℃，10atm蒸压釜中蒸压10h，然后测试混凝土3天抗压强度，试验结果见表（2—1）

由表（2—1）fdn型减水剂在0.5～1.5%掺量范围内，混凝土强度有明显的增长，与未掺减水剂的相比，强度提高了13.1～69.1%，当减水剂掺量小于0.5%和大于2.0%时，混凝土强度对减水剂的掺量不敏感。

试验二：按表（2—2）的胶砂配合比做水泥胶砂试验，在水中（水温25～30℃），养护不同龄期中其强度见表（2—3）

从表（2—3）可以见，掺入st-4早强型减水剂的2号试样，10d胶砂强度比未掺早强型减水剂的1号试样有较大幅度的下降，28d掺早强型减水剂的强度比未掺的明显低，但是强度差有所减小，可以认为st-4早强型减水剂的加入，对试样强度有明显不利的影响。

由以上的两个试验结果可以很明显的得出结论，混凝土在拌和时加入外加剂对混凝土强度有一定的影响，要想明确外加剂能否使混凝土的强度提高必须做对比试验来确定。外加剂的掺量也应该是适量的，否则不但不能起到明显增强混凝土强度的效果，而且还会造成浪费，从而提高工程成本。因此外加剂的掺入量也应建立在试验的基础上的。

3.2 掺和料对混凝土强度的影响分析

原材料和试验方法同前（2.3.1的试验），fdn型减水剂掺量为1.0%，掺和料为磨细长石石英砂，细度为230m2/kg，sio2含量为86.7%，掺和料以水泥用量的百分数计。试验结果见表（2—4）：

由表（2—4）数据可以表明，磨细长石石英砂掺量为50～60%时，混凝土强度可提高52.2～57.9%。掺量小于50%和大于70%时，对其强度影响不太明显。由此试验可以说明掺入掺和料可以使混凝土的强度增加，但为了确保混凝土强度增长最大，必须通过试验确定掺和料的掺量。本人认为掺和料的选择就和外加剂的选择一样是建立在试验的基础上的，通过试验来选择即能满足工程要求又经济的掺和料种类。

四、采用机械拌和和机械振捣

混凝土拌和物在强力搅拌和振捣作用下，水泥浆的凝聚结构暂时受到破坏，因此降低了水泥浆的粘度和集料间的摩阻力，提高了混凝土混合料的流动性，使混合料更均匀、更密实，使其强度提高更快，尤其是水灰比小的干硬性的混凝土混合料，通过振捣成型效果更显著。

五、采用湿热养护

5.1 蒸汽养护

它是将成型的混凝土制品置于100℃以下的常压蒸汽中，经过16～20h蒸汽养护后，其强度可达到标准养护状况下28d强度的70%～80%，其蒸汽养护对不同水泥亦不同。用普通的硅酸盐水泥时，蒸汽养护最好为80℃左右，这种水泥制成混凝土，经蒸汽养护后，再在标准条件下养护28d时抗压强度比一直在标准条件下养护的混凝土强度降低了10%～15%，这是因为普通硅酸盐水泥混凝土在高温养护时，水化反应速度加快，在水泥颗粒表面形成凝结模层，将阻碍水分继续深入水泥颗粒内部。所以蒸汽养护的强度低于标准养护条件下的强度，但是蒸汽养护能大大的缩短养护龄期，使工程期减少。当用火山灰质硅酸盐水泥及矿渣硅酸盐水泥时，蒸汽养护的温度为90℃左右时，经蒸汽养护后的28d抗压强度提高10%～40%。这是因为活性混合料与氧化钙的化学反应生产水化物，有助于强度的增长，提高混凝土的强度。

5.2蒸压养护

蒸压养护是将浇注完的混凝土构件 静停8～10h后，放入蒸压釜中，通入高压、高温（如大于或等于8个大气压，温度为175℃以上）饱和蒸汽进行养护。在高温高压蒸汽下，水泥水化时，析出的氢氧化钙不仅能充分和活性的氧化硅结合，而且也能与晶体状况下的氧化硅结合而生成含水硅酸盐，从而加快了水化和硬化，提高了混凝土的强度。此法比蒸汽养护的混凝土质量好，特别是对采用掺活性混凝土混合料材料的水泥及掺入磨细石英砂的混合硅酸盐水泥更为有效。

六、采用磁化水提高混凝土强度的分析

6.1磁化水提高拌和物的和易性，进而提高了混凝土的强度

合适条件的磁化水，其表面张力减小，使水泥的活性增加，使得水化反应进行的更快更充分，生产的水泥浆体和泥胶数量增加，游离水和未水化的水泥颗粒减少，因此拌和物的流动性、粘聚性和保水性增加。另外，由于磁化水的分子集团较普通水小，所以磁化水的密度比普通水大，因此，在拌和过程中，固相的分散度增加（水泥颗粒及细骨料的分散度增加），所以拌和物的均匀性增加，故由此拌和物由不均匀引起的力学性质变差的情况得到改善。再者由于水泥浆体和凝胶数量的增加，使得拌和物的粘聚性和保水性增加，因此，因泌水和蒸发引起的微裂缝和毛细孔隙的数量减小，从而使得混凝土的强度提高。

6.2磁化水减少拌和物的分层和离析，提高拌和物的密实度和混凝土的强度

混凝土在浇注、振捣过程中及初凝前的静置时间内，由于混合料中的各种固体颗粒的大小及密度不同，这就使得混凝土拌和物出现不同程度的分层和离析，会在粗骨料的下方形成充水区，这些缺陷都将严重地影响混凝土的强度及抗裂、防渗性能。当用合适的磁化水拌和时，这些缺陷都能得到改善，所以可以提高混凝土的强度。

6.3磁化水拌和水泥混凝土可以减小水灰比，提高混凝土的强度

因合适的磁化水对水泥的活性比普通水强，因此，在拌和过程中，参与水化反应的水分子的数量增加，被水泥包裹的“游离水”减少，生产的水泥浆体数量增加；同时磁化水对骨料的润滑性增加，故拌和物的流动性增加，那么在保证流动性不变的情况下，就可以减少水灰比，试验也证实了这一点。由前面的论述可以知道水灰比的减小能提高混凝土的强度，因此，使用磁化水能提高混凝土的强度。

6.4 磁化水缩短凝结时间，提高其早期的强度，进而提高混凝土的强度

因合适的磁化水使水泥的活性增加，使得水化反应加快，水泥的初凝和终凝时间变短，早期强度增加。由于初凝时间变短，所以拌和物因固体颗粒沉降引起的分层和离析情况得以改善，即不均匀程度减小。又因为水化反应速度加快，在相同时间内，生产的水化产物（晶体和凝胶）的数量增加，因此混凝土的早期强度提高，可以减小早期裂纹的数量和大小，因而可以提高混凝土的强度。

总结

在现代的公路桥梁中，水泥混凝土已成为最主要的建筑材料之一，应用也最广泛。影响水泥混凝土强度的因素不是单一的，且各个因素之间也是有联系的。材料是影响混凝土强度内在因素，把握好材料的质量是提高混凝土强度的首要问题，之后再在施工、养护期间注意其环节的关键处，就可能很好的保证混凝土的质量。提高混凝土强度的措施的选择是根据实际情况和试验来确定的（如外加剂和掺和料的选择及掺量的选择都必须是在试驗的基础上的）。

参考文献：

[1]严家汲 《道路建筑材料》 第三版 人民交通出版社 2001年2月 76页——83页

[2]杨云芳 《公路建筑材料》 第一版 人民交通出版社1998年6月 52页——63页

[3]姜志青 《道路建筑材料》 第一版 人民交通出版社 2002年3月 63页——79页

[4]李立寒 张南鹭 《道路建筑材料》 第四版 人民交通出版社 2004年2月 168页——205页

[5]张春玉 《影响水泥混凝土强度的几个因素》 呼和浩特市市政公用工程质量监督站

[6]柯昌君 《混凝土强度低的原因及处理措施》 建筑技术开发

[7]刘朝晖 李宇峙 邓廷权 《不同养护条件对水泥混凝土强度影响的试验研究》 长沙交通学院 广西交通科学研究所

[8]袁宁 蒋元海 《压蒸水泥混凝土强度和微观性能的研究》 国家建材局苏州混凝土水泥制品研究所

[9]李志鹏 《磁化水对提高混凝土强度的研究》 河南理工大学基建处 煤炭工程2005年12期