王志明

摘要：作为混凝土强度最直接的影响因素，水泥在混凝土中的作用至关重要。如今，高速公路的质量的不断提高对其沥青材料预应力混凝土的强度等级要求也逐渐严苛。然而，高强度的混凝土同样会面临原材料浪费、结构裂缝、耐久性下降等问题。因此，研究不同水泥强度对混凝土综合性能的影响，对高速公路沥青材料预应力混凝土水泥等级进行优选才能在满足强度设计要求的同时获得更好的耐久性。鉴于此，本文结合六宾高速公路现场情况，通过试验研究P.O 42.5与P.O 52.5这两种强度等级的水泥对混凝土工作性能、力学性能、耐久性能的影响，以期为混凝土水泥等级选优提供借鉴。

关键词：高速公路 混凝土 水泥 性能

Abstract： As the most direct influencing factor of concrete strength， cement plays an important role in concrete. Nowadays， the continuous improvement of the quality of the highway and the strength grade requirements of its asphalt material prestressed concrete are also gradually strict. However， high-strength concrete will also face raw material waste， structural cracks， durability decline， and other problems. Therefore， studying the influence of different cement strength on the comprehensive performance of concrete and optimizing the cement grade of expressway asphalt prestressed concrete can not only meet the strength design requirements， but also obtain better durability. In view of this， combined with the field situation of Liubin Expressway， this paper studies the influence of two strength grades of cement P.O 42.5 and P.O 52.5 on the working performance， mechanical performance and durability of concrete， in order to provide reference for the optimization of concrete cement grade.

Key Words： Highway; Concrete; Cement; Performance

1 原材料選择

在混凝土试验中，使用A公司生产的P.O 42.5与P.O 52.5水泥，经过试验分析，可以认定两种水泥均符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）的要求，具体的物理指标以及力学性能如表1所示。

本文的其余配料均符合标准，即粗集料以及细料集检测指标符合《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020）的要求，拌和用水满足《混凝土用水标准》（JGJ63-2006）的要求[1]，外加剂指标满足《公路工程聚羧酸系高性能减水剂》（JT/T769-2009）的要求。

2 试验方法

2.1混凝土配合比

根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）、高速公路C50混凝土常用配合比统计信息以及高速公路工程性能基本要求等[2-3]，本试验采用体积法进行配合比的初步计算，在进行试拌后确定配合比，然后通过混凝土3d、7d抗压强度试验来确定基准配合比，最终的基准配合比为水泥：水：砂：粗料集=499∶165∶763∶1129。根据基准配合比，结合水泥等级优选试验，初步得到3种配合比混凝土，其中Ⅰ号、Ⅱ号分别为P.O 52.5与P.O 42.5按照基准配合比配置而成的混凝土，Ⅲ号为P.O 42.5水泥按照优化配合比配制而成，详细配合比如表2所示。

2.2试验样本尺寸参数

按照《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG 3420-2020）的要求，本研究的抗压强度试验采用150mm×150mm×150mm的立方体，轴心抗压及弹性模量试验采用150mm×150mm×300mm的棱柱体，电通量试验采用直径为100mm，高度为50mm的圆柱体。

3 不同等级水泥混凝土基本性能分析

本研究对比分析了Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号混凝土的工作性能、力学性能以及耐久性能，对比结果如下。

3.1工作性能对比

不同混凝土工作性能对比如表3所示。

根据表3可以看出，3种混凝土的坍落度相近，均在190～210之间，然而，Ⅱ号混凝土在外加剂掺量为1.3%的时候就已经能够达到坍落度的要求，而Ⅰ号混凝土需要外加剂的掺量比Ⅱ号多0.2%，且掺量的增加会导致含气量的提高。Ⅲ号混凝土的掺量也比Ⅱ号高0.2%，但Ⅲ号混凝土的棍度、含砂率、保水性相对较好。

3.2力学性能对比

本研究的力学性能对比主要通过抗压强度、弹性模量、抗压强度增长率以及弹性模量增长率来分别进行[4]，4个性能参数的对比结果如图1所示。

从图1中可以看出，Ⅰ号混凝土3d强度就已经达到了T梁预应力等级的90%（45MPa），而Ⅱ号混凝土7d才能达到该强度，相差近4d的时间，然而，经过P.O 42.5配合比优化后（Ⅲ号），早期强度得到明显改善;Ⅰ号混凝土3d弹性模量达到设计标准的80%（34.5GPa），同样比Ⅱ号提前4d，而配合比优化后的Ⅲ号混凝土弹性模量得到明显改善。

进一步分析增长率，可以看出配合比优化前后，P.O 42.5混凝土的早期增长率差异不大，然而，其28d的增长率得到明显改善，原因在于P.O 52.5的更细的颗粒能够提高体系之间的粘度，更加有助于水泥颗粒的团聚，进而阻碍拌合水的扩散，使得其早起的增长率相对较高。

3.3耐久性能对比

本研究的耐久性能通过抗氯离子渗透能力试验来进行对比[5]，3种混凝土的耐久性能对比如图2所示。

从图2中可以看出，3种混凝土的电通量Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ，电通量越大说明其抗氯离子渗透能力越差，因此可以看出经过配合比优化后，混凝土的耐久性得到明显提高，为其带来了更好的长期性能，这与P.O 52.5较大的细度有关，较大的细度会带来更完全的水化效果，凝胶产生量增大，收缩增加从而出现更大的裂缝，从而降低其耐久性能[6]。

4 结语

通过本文的研究可以看出，经过配合比优化后，混凝土能够得到更好的工作性能、力学性能以及耐久性能，在优化配合比配置后，P.O 42.5水泥配置成的混凝土的抗压强度和弹性模量能够得到明显提高，相对于P.O 52.5水泥，其28d增长率更大，后期获得了更大的强度增长。与此同时，在配合比优化后，P.O 42.5水泥的耐久性得到了明显改善。

参考文献

[1]范天奇.公路路面水泥混凝土配合比设计探讨[J].智能城市，2019，5（24）：140-141.

[2]高楠，高杰，胡鑫磊，等.基于正交试验的UHTCC配合比设计[J].混凝土，2019，19（6）：55-60.

[3]胡亚飞，韩斌，姚松，等.配合比对湿喷混凝土工作特性影响的实验研究[J].矿业研究与开发，2019（2）：77-81.

[4]孙芹兰，周正华.水泥混凝土路面力学特性分析[J].公路，2019，64（10）：58-63.

[5]王克锦.水泥混凝土路面在不同工况下的疲劳寿命预估研究[J].公路工程，2019，44（6）：261-265.

[6]杨幼江，薛维龙，蒋玉龙，等.透水水泥混凝土配合比设计与技术性能研究[J].公路交通技术，2020，36（2）：31-37.

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