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摘要：混凝土在所有的建筑当中都会被大量地使用，也是用途非常广泛的材料之一，随着建筑结构的日益复杂，公路桥梁施工当中对水泥混凝土的强度的要求在不断的提高，并且在这方面的管理越来越严格。在工程上，通常用混凝土强度来评定和控制混凝土的质量。但是由于调配，搅拌和养护的方式不同，使水泥混凝土的强度在实际应用当中没有得到充分的发挥。本篇文章阐述了公路桥梁工程中影响水泥混凝土的强度原因，并提出了解决的措施。
关键词：公路桥梁；混凝土强度；原因；措施
中图分类号：K928文献标识码： A 文章编号：
水泥混凝土强度是在施工中混凝土硬化过后主要的力学的性能，根据中华人民共和国行业标准JTG E42-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》当中规定，水泥混凝土的强度主要有：立方体抗压强度，圆柱体轴心抗压强度，棱柱体轴心抗压强度，抗弯拉强度，立方体劈裂抗拉强度以及圆柱体劈裂抗拉强度等。在桥梁涵洞等结构物当中主要是以立方体抗压强度来评定混凝土施工的质量，而水泥混凝土路面则以抗弯拉强度作为评定混凝土施工质量的重要指标。
公路桥梁施工中影响水泥混凝土强度的原因
水泥混凝土硬化后影响强度的原因有很多，我们主要从原材料的质量及配合比，养护的条件和龄期以及试验的条件这几个方面进行分析：
、原材料的质量及配合比对水泥混凝土强度的影响
水泥混凝土材料的组成是混凝土强度构成的内在的原因，因此，碎石、砂、水泥、减水剂等原材料的质量和各种材料之间的比例对水凝混凝土的强度具有很大的影响。
1、骨料的性质。粗集料在水泥混凝土混合料中主要起到骨架的作用,因此碎石级配、压碎值、针片状颗粒含量、含泥量等指标对水泥混凝土的抗压强度起到至关重要的作用。粗集料的级配良好、压碎值、针片状颗粒含量、含泥量越小，混凝土的强度越大。另外集料的表面状况影响水泥石与集料的黏结，从而影响混凝土的强度。碎石表面粗糙，黏结力较大：卵石表面光滑，黏结力较小。因此，在配合比相同的条件下，碎石混凝土的强度比卵石混凝土的强度高。
2、水泥强度与水胶比。水胶比是水泥混凝土中水与胶凝材料的比值。按照JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》中水泥，水胶比与混凝土配置强度的关系式：W/B=( 为混凝土的配置强度，W/B为水胶比, αa、αb为回归系数，为胶凝材料28天胶砂抗压强度)可知，水凝混凝土的强度与水胶比成反比，与胶凝材料的28天胶砂抗压强度成正比。即水胶比越小，水泥强度越大，混凝土的强度越高。因此为了保证混凝土的强度与耐久性，配合比中所选用的水胶比与水泥用量必须满足JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》表6.8.3中最大水胶比与最小水泥用量的要求。而水泥混凝土中并非水泥的用量越大越好，为了有利于减少温度收缩、干燥收缩和混凝土自身收缩引起的体积变形，避免混凝土早期开裂，JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》规定高强度混凝土的水泥用量不宜大于500kg/m3,胶凝材料总量不宜大于600kg/m3。
. 3、浆集比通常指的是水泥混凝土当中泥浆的体积和骨料体积的比例，但是它对水泥混凝土的强度也有一定的影响。在相同水胶比时，混凝土强度随着浆集比的减小而提高。这是因为：集料数量增大，吸水量也增大，从而使水胶比降低；混凝土内孔隙总体积减小；集料对混凝土强度所引起的作用更好地发挥。混凝土拌和物中水泥浆的用量应根据具体情况决定，在满足工作性要求的前提下，同时要考虑强度、耐久性要求，可采用较小的浆集比，以节约水泥用量。
（二）、混凝土养护条件及龄期对强度的影响
在相同配合比和相同的施工条件下，养护的条件（温度、湿度）与龄期对水泥混凝土的力学强度有着直接的影响。为了获得质量良好的混凝土，混凝土成型后必须在适宜的环境中进行养护。养护的目的是为了保证水泥水化过程能正常进行，包括控制环境的温度和湿度。通过试验表明，试件在标准条件下养护的抗压强度明显比自然条件下养护的抗压强度高。因此，混凝土浇筑完成后，应在其收浆后尽快予以覆盖并晒水保湿养护。
1、湿度：湿度对水泥的水化能否正常进行有显著影响，湿度适当时，水泥水化进行顺利，混凝土的强度能够充分发展。如果湿度不够，影响水泥水化正常进行，甚至使水化停止，严重降低混凝土的强度。因此水泥混凝土灌注凝结成型之后，在保持适宜的湿度的条件下，水泥混凝土的强度就会随着龄期增长而增长。
2、温度：养护温度对水泥的水化速度也有显著的影响，养护温度高水泥的初期水化速度快，混凝土的早期强度高。在相同湿度的条件下，低温养护混凝土的强度增长速度比较慢。对于预制构件，在施工工期比较紧的情况下，可在预制场搭建温棚，或者是对组件进行严实的覆盖，进行蒸汽养护。
3、龄期：在正常的养护条件下，水泥混凝土的强度是随着龄期的增长而不断的提高，通常的情况，混凝土强度在初期增长比较快，后期增长比较慢，在较长的时间之内，混凝土的强度仍有所增长。
（三）混凝土试验条件对强度的影响
在原材料，配合比以及养护条件都相同的情况下，试验的条件对水泥混凝土的力学强度的判断也产生一定的影响。
1、试件的尺寸和形状：试件的尺寸和形状对混凝土的强度具有一定的影响，混凝土试件成型后用刮刀刮去多余的混凝土，在邻近初凝时，用抹刀抹平，试件抹面与试模边缘的高差不得超过0.5mm。棱柱体试件的抗压强强度低于立方体试件的抗压强度，棱柱体试件的抗压强度与其高宽（径）比有关，高宽（径）比越大，抗压强度越小。
2、表面状况：混凝土试件承压面的状况也是影响混凝土强度测试结果的重要因素。当试件受压面上有油脂类润滑剂时，环箍效应大大减少，试件出现直裂破坏，测得的强度比较低。试件的承压面必须平整且与试件的轴线垂直。如果承压面不平整，则容易形成局部受压，引起应力集中，导致强度降低。
3.试验室的养护条件：混凝土成型室和养护室的温湿度条件对混凝土强度的增长也具有很大的影响。混凝土成型室的温度应为20℃±5℃，相对湿度应该大于50%。混凝土试件成型后，应用湿布覆盖其表面，在成型室静放一到两个昼夜，然后再拆模搬入标准养护室进行养护。标准养护室的温度应为20℃±2℃，相对湿度在95%以上，试件宜放在铁架或木架上，间距至少10mm-20mm，试件表面应保持一层水膜，并避免用水直接冲淋。当无标准养护室时，将试件放入温度20℃±2℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中进行养护。
4、加荷速度。在试验过程中加荷速度的快慢对混凝土强度的测试的结果也产生一定的偏差。因此，试验过程中应按照JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》的规定，强度等级小于C30的混凝土加荷速度为0.3MPa/s~0.5MPa/s；强度等级大于C30小于C60时，混凝土加荷速度为0.5MPa/s ~0.8MPa/s; 强度等级大于C60的混凝土加荷速度为0.8MPa/s~1.0MPa/s。
公路桥梁施工中影响水泥混凝土强度控制技术
、严格控制原材料的质量
用于水泥混凝土的砂、石、水泥等原材在使用之前应按照JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中要求的频率进行抽样试验，待各项指标检测合格之后方可投入使用。不合格的材料應及时清理出施工现场，杜绝使用在混凝土工程上。
1、碎石：碎石宜采用质地坚硬、洁净、级配合理、粒径良好、吸水率小的碎石或卵石。其各项指标应满足JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中表6.4.1粗集料技术指标要求。
2、砂：砂宜采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净且粒径小于5mm的河砂，当河砂不易得到时，可采用符合规定的其他天然砂或人工砂，不宜采用海沙。砂的各项指标应满足JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中表6.3.1细集料技术指标要求。
3、水：应符合国家标准的引用水可直接作为混凝土的拌制和养护用水，当采用其他水源或对水质有疑问时，应对水质进行检验。
4、水泥：公路桥涵工程采用的水泥应符合现行国家标准GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定，水泥的品种和强度等级应通过混凝土配合比试验选定，且其特性应不会对混凝土的强度、耐久性和工作性能产生不利影响。
5、外加剂：混凝土中参入适量外加剂可改善混凝土的和易性，在混凝土坍落度要求一样的条件下，参入适量的减水剂，可减少用水量，降低水胶比，从而提高混凝土强度。公路桥涵工程中使用的外加剂，与水泥、矿物惨合料之间应用良好的相容性。外加剂的品种和掺量应根据使用要求、施工条件、混凝土原材料的变化通过试验确定。
6：掺合料：混凝土中掺入适量的掺合料可改善和易性，对混凝土强度的增长也起一定的作用。当混凝土中需要掺用粉煤灰、磨细矿渣、硅灰等掺和料时，其掺量应在使用之前通过试验确定。
、严格控制混凝土配合比
1、公路桥梁工程中，为了保证混凝土的强度，在生产混凝土之前，施工单位必须先对混凝土的配合比进行试配，经试配混凝土应满足经济性、和易性、耐久性以及相应龄期下的强度要求。施工单位试配合格后的配合比，应及时向监理单位申请批复。监理中心试验室应对施工单位上报的配合比数据进行抽样平行验证，待试验后各项指标均满足JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中相关规定要求之后，方可批复该配合比在混凝土工程上使用。
2、在混凝土拌和之前，试验人员应对砂和碎石取样测定其含水量，并根据所测的砂石含水量实时调整施工配合比。
（三）、加强混凝土拌制过程的管理
混凝土的配料宜采用自动计量装置，各种衡器的精度应符合要求，计量应准确。计量器具应定期标定，迁移后应重新标定。混凝土用机械拌制时，自全部材料装入搅拌筒开始搅拌至开始出料的最短时间，应按照搅拌机产品说明书的要求并经试验确定。
（四）、采用机械式振捣
公路桥梁施工中水泥混凝土在机械振捣的作用下，减少水泥浆与骨料之间相互摩擦的阻力，进一步的提高了混凝土流动性，水泥混凝土搅拌物可以更好的填满模型并且达到均匀和密实，在一定的程度上降低了混凝土用水量的单位体积，在同样水泥的使用量的情况之下降低水胶比，也可以提高水泥混凝土的强度。
（五）加强混凝土的养护
混凝土浇筑完成后，应在其收浆后尽快予以覆盖并洒水保湿养护。对于硬性混凝土、高强度混凝土和高性能混凝土、炎热天气浇筑的混凝土以及桥面等大面积裸露的混凝土，应加强初始保湿养护，具备条件的可在浇筑完成后立即加设棚罩，待收浆后再予以覆盖和晒水养护，覆盖时不得损伤或污染混凝土的表面。混凝土面有模板覆盖时，应在养护期间使模板保持湿润。
总结：
总而言之，公路桥梁施工中水泥混凝土强度的问题是混凝土工程施工当中最主要研究的问题。在公路桥梁施工当中影响水泥混凝土的原因诸多，可以根据改善施工条件进一步的完善。随着科学技术的不断发展和进步，可在水泥混凝土中加入其他材料进一步的改善水泥混凝土的性质和强度，这就需要有充分的经验积累与科学合理的研究。
参考文献：
[1]《公路桥涵施工技术规范》 JTG/T F50-2011
[2]《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》 JTG E30-2005
[3]《普通混凝土配合比设计规程》 JGJ 55-2011 备案号J 64-2011
[4]《公路工程水泥混凝土外加剂与掺合料应用技术指南》 交通部公路科学研究院主编
[5]《通用硅酸盐水泥》 GB175-2007
[6]《公路工程集料试验规程》 JTG E42-2005
[7] 《公路工程质量檢验评定标准》JTGF80/1-2004
关键词：公路桥梁；混凝土强度；原因；措施
中图分类号：K928文献标识码： A 文章编号：
水泥混凝土强度是在施工中混凝土硬化过后主要的力学的性能，根据中华人民共和国行业标准JTG E42-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》当中规定，水泥混凝土的强度主要有：立方体抗压强度，圆柱体轴心抗压强度，棱柱体轴心抗压强度，抗弯拉强度，立方体劈裂抗拉强度以及圆柱体劈裂抗拉强度等。在桥梁涵洞等结构物当中主要是以立方体抗压强度来评定混凝土施工的质量，而水泥混凝土路面则以抗弯拉强度作为评定混凝土施工质量的重要指标。
公路桥梁施工中影响水泥混凝土强度的原因
水泥混凝土硬化后影响强度的原因有很多，我们主要从原材料的质量及配合比，养护的条件和龄期以及试验的条件这几个方面进行分析：
、原材料的质量及配合比对水泥混凝土强度的影响
水泥混凝土材料的组成是混凝土强度构成的内在的原因，因此，碎石、砂、水泥、减水剂等原材料的质量和各种材料之间的比例对水凝混凝土的强度具有很大的影响。
1、骨料的性质。粗集料在水泥混凝土混合料中主要起到骨架的作用,因此碎石级配、压碎值、针片状颗粒含量、含泥量等指标对水泥混凝土的抗压强度起到至关重要的作用。粗集料的级配良好、压碎值、针片状颗粒含量、含泥量越小，混凝土的强度越大。另外集料的表面状况影响水泥石与集料的黏结，从而影响混凝土的强度。碎石表面粗糙，黏结力较大：卵石表面光滑，黏结力较小。因此，在配合比相同的条件下，碎石混凝土的强度比卵石混凝土的强度高。
2、水泥强度与水胶比。水胶比是水泥混凝土中水与胶凝材料的比值。按照JGJ 55-2011《普通混凝土配合比设计规程》中水泥，水胶比与混凝土配置强度的关系式：W/B=( 为混凝土的配置强度，W/B为水胶比, αa、αb为回归系数，为胶凝材料28天胶砂抗压强度)可知，水凝混凝土的强度与水胶比成反比，与胶凝材料的28天胶砂抗压强度成正比。即水胶比越小，水泥强度越大，混凝土的强度越高。因此为了保证混凝土的强度与耐久性，配合比中所选用的水胶比与水泥用量必须满足JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》表6.8.3中最大水胶比与最小水泥用量的要求。而水泥混凝土中并非水泥的用量越大越好，为了有利于减少温度收缩、干燥收缩和混凝土自身收缩引起的体积变形，避免混凝土早期开裂，JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》规定高强度混凝土的水泥用量不宜大于500kg/m3,胶凝材料总量不宜大于600kg/m3。
. 3、浆集比通常指的是水泥混凝土当中泥浆的体积和骨料体积的比例，但是它对水泥混凝土的强度也有一定的影响。在相同水胶比时，混凝土强度随着浆集比的减小而提高。这是因为：集料数量增大，吸水量也增大，从而使水胶比降低；混凝土内孔隙总体积减小；集料对混凝土强度所引起的作用更好地发挥。混凝土拌和物中水泥浆的用量应根据具体情况决定，在满足工作性要求的前提下，同时要考虑强度、耐久性要求，可采用较小的浆集比，以节约水泥用量。
（二）、混凝土养护条件及龄期对强度的影响
在相同配合比和相同的施工条件下，养护的条件（温度、湿度）与龄期对水泥混凝土的力学强度有着直接的影响。为了获得质量良好的混凝土，混凝土成型后必须在适宜的环境中进行养护。养护的目的是为了保证水泥水化过程能正常进行，包括控制环境的温度和湿度。通过试验表明，试件在标准条件下养护的抗压强度明显比自然条件下养护的抗压强度高。因此，混凝土浇筑完成后，应在其收浆后尽快予以覆盖并晒水保湿养护。
1、湿度：湿度对水泥的水化能否正常进行有显著影响，湿度适当时，水泥水化进行顺利，混凝土的强度能够充分发展。如果湿度不够，影响水泥水化正常进行，甚至使水化停止，严重降低混凝土的强度。因此水泥混凝土灌注凝结成型之后，在保持适宜的湿度的条件下，水泥混凝土的强度就会随着龄期增长而增长。
2、温度：养护温度对水泥的水化速度也有显著的影响，养护温度高水泥的初期水化速度快，混凝土的早期强度高。在相同湿度的条件下，低温养护混凝土的强度增长速度比较慢。对于预制构件，在施工工期比较紧的情况下，可在预制场搭建温棚，或者是对组件进行严实的覆盖，进行蒸汽养护。
3、龄期：在正常的养护条件下，水泥混凝土的强度是随着龄期的增长而不断的提高，通常的情况，混凝土强度在初期增长比较快，后期增长比较慢，在较长的时间之内，混凝土的强度仍有所增长。
（三）混凝土试验条件对强度的影响
在原材料，配合比以及养护条件都相同的情况下，试验的条件对水泥混凝土的力学强度的判断也产生一定的影响。
1、试件的尺寸和形状：试件的尺寸和形状对混凝土的强度具有一定的影响，混凝土试件成型后用刮刀刮去多余的混凝土，在邻近初凝时，用抹刀抹平，试件抹面与试模边缘的高差不得超过0.5mm。棱柱体试件的抗压强强度低于立方体试件的抗压强度，棱柱体试件的抗压强度与其高宽（径）比有关，高宽（径）比越大，抗压强度越小。
2、表面状况：混凝土试件承压面的状况也是影响混凝土强度测试结果的重要因素。当试件受压面上有油脂类润滑剂时，环箍效应大大减少，试件出现直裂破坏，测得的强度比较低。试件的承压面必须平整且与试件的轴线垂直。如果承压面不平整，则容易形成局部受压，引起应力集中，导致强度降低。
3.试验室的养护条件：混凝土成型室和养护室的温湿度条件对混凝土强度的增长也具有很大的影响。混凝土成型室的温度应为20℃±5℃，相对湿度应该大于50%。混凝土试件成型后，应用湿布覆盖其表面，在成型室静放一到两个昼夜，然后再拆模搬入标准养护室进行养护。标准养护室的温度应为20℃±2℃，相对湿度在95%以上，试件宜放在铁架或木架上，间距至少10mm-20mm，试件表面应保持一层水膜，并避免用水直接冲淋。当无标准养护室时，将试件放入温度20℃±2℃的不流动的Ca(OH)2饱和溶液中进行养护。
4、加荷速度。在试验过程中加荷速度的快慢对混凝土强度的测试的结果也产生一定的偏差。因此，试验过程中应按照JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》的规定，强度等级小于C30的混凝土加荷速度为0.3MPa/s~0.5MPa/s；强度等级大于C30小于C60时，混凝土加荷速度为0.5MPa/s ~0.8MPa/s; 强度等级大于C60的混凝土加荷速度为0.8MPa/s~1.0MPa/s。
公路桥梁施工中影响水泥混凝土强度控制技术
、严格控制原材料的质量
用于水泥混凝土的砂、石、水泥等原材在使用之前应按照JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中要求的频率进行抽样试验，待各项指标检测合格之后方可投入使用。不合格的材料應及时清理出施工现场，杜绝使用在混凝土工程上。
1、碎石：碎石宜采用质地坚硬、洁净、级配合理、粒径良好、吸水率小的碎石或卵石。其各项指标应满足JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中表6.4.1粗集料技术指标要求。
2、砂：砂宜采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净且粒径小于5mm的河砂，当河砂不易得到时，可采用符合规定的其他天然砂或人工砂，不宜采用海沙。砂的各项指标应满足JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中表6.3.1细集料技术指标要求。
3、水：应符合国家标准的引用水可直接作为混凝土的拌制和养护用水，当采用其他水源或对水质有疑问时，应对水质进行检验。
4、水泥：公路桥涵工程采用的水泥应符合现行国家标准GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的规定，水泥的品种和强度等级应通过混凝土配合比试验选定，且其特性应不会对混凝土的强度、耐久性和工作性能产生不利影响。
5、外加剂：混凝土中参入适量外加剂可改善混凝土的和易性，在混凝土坍落度要求一样的条件下，参入适量的减水剂，可减少用水量，降低水胶比，从而提高混凝土强度。公路桥涵工程中使用的外加剂，与水泥、矿物惨合料之间应用良好的相容性。外加剂的品种和掺量应根据使用要求、施工条件、混凝土原材料的变化通过试验确定。
6：掺合料：混凝土中掺入适量的掺合料可改善和易性，对混凝土强度的增长也起一定的作用。当混凝土中需要掺用粉煤灰、磨细矿渣、硅灰等掺和料时，其掺量应在使用之前通过试验确定。
、严格控制混凝土配合比
1、公路桥梁工程中，为了保证混凝土的强度，在生产混凝土之前，施工单位必须先对混凝土的配合比进行试配，经试配混凝土应满足经济性、和易性、耐久性以及相应龄期下的强度要求。施工单位试配合格后的配合比，应及时向监理单位申请批复。监理中心试验室应对施工单位上报的配合比数据进行抽样平行验证，待试验后各项指标均满足JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中相关规定要求之后，方可批复该配合比在混凝土工程上使用。
2、在混凝土拌和之前，试验人员应对砂和碎石取样测定其含水量，并根据所测的砂石含水量实时调整施工配合比。
（三）、加强混凝土拌制过程的管理
混凝土的配料宜采用自动计量装置，各种衡器的精度应符合要求，计量应准确。计量器具应定期标定，迁移后应重新标定。混凝土用机械拌制时，自全部材料装入搅拌筒开始搅拌至开始出料的最短时间，应按照搅拌机产品说明书的要求并经试验确定。
（四）、采用机械式振捣
公路桥梁施工中水泥混凝土在机械振捣的作用下，减少水泥浆与骨料之间相互摩擦的阻力，进一步的提高了混凝土流动性，水泥混凝土搅拌物可以更好的填满模型并且达到均匀和密实，在一定的程度上降低了混凝土用水量的单位体积，在同样水泥的使用量的情况之下降低水胶比，也可以提高水泥混凝土的强度。
（五）加强混凝土的养护
混凝土浇筑完成后，应在其收浆后尽快予以覆盖并洒水保湿养护。对于硬性混凝土、高强度混凝土和高性能混凝土、炎热天气浇筑的混凝土以及桥面等大面积裸露的混凝土，应加强初始保湿养护，具备条件的可在浇筑完成后立即加设棚罩，待收浆后再予以覆盖和晒水养护，覆盖时不得损伤或污染混凝土的表面。混凝土面有模板覆盖时，应在养护期间使模板保持湿润。
总结：
总而言之，公路桥梁施工中水泥混凝土强度的问题是混凝土工程施工当中最主要研究的问题。在公路桥梁施工当中影响水泥混凝土的原因诸多，可以根据改善施工条件进一步的完善。随着科学技术的不断发展和进步，可在水泥混凝土中加入其他材料进一步的改善水泥混凝土的性质和强度，这就需要有充分的经验积累与科学合理的研究。
参考文献：
[1]《公路桥涵施工技术规范》 JTG/T F50-2011
[2]《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》 JTG E30-2005
[3]《普通混凝土配合比设计规程》 JGJ 55-2011 备案号J 64-2011
[4]《公路工程水泥混凝土外加剂与掺合料应用技术指南》 交通部公路科学研究院主编
[5]《通用硅酸盐水泥》 GB175-2007
[6]《公路工程集料试验规程》 JTG E42-2005
[7] 《公路工程质量檢验评定标准》JTGF80/1-2004