摘 要:通过分析道路混凝土磨损机理和过程，认为混凝土中砂浆的耐磨性以及砂浆与粗集料的界面粘结力，是影响混凝土耐磨性的两个关键词。探讨了提高混凝土耐磨性的措施。
水泥混凝土路面承受着车辆荷载的反复作用，由于受到车辆的挤压冲击、车轮的机械摩擦和路面上坚硬物质的切削作用，致使混凝土路面在使用后不久就出现起砂、粗集料凸出裸露和表面坑洞等磨损现象。因此，提高道路混凝土耐磨性，对于公路交通日益繁忙，车辆超载仍较严重的今天，显得犹为重要。
本文分析了道路混凝土磨损机理和过程，并从砂浆的耐磨性，砂浆与粗集料的界面粘结力这两大影响因素着手，探讨了提高道路混凝土耐磨性的措施。
一、道路混凝土磨损机理和过程
磨损理论认为，材料磨损分为粘着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损和微动磨损等。根据道路混凝土受力特点，道路混凝土的磨损注意有磨料磨损和疲劳磨损两种。磨料磨损指坚硬的磨 (颗)粒或坚硬的凸出物在车轮的挤压和带动下，切入混凝土表面，并发生相对移动，通过这些坚硬颗粒的切削作用，最终在混凝土表面形成磨损或下沟槽。而车辆荷载反复作用，混凝土表面不断承受着压应力和拉应力，这些循环作用力超过混凝土疲劳强度时，会在混凝土表层引发裂纹，并逐步扩展，最后使裂纹四周的材料断裂剥落，形成疲劳磨损。
磨料磨损和疲劳磨损同时发生。混凝土路面磨损过程可概括为:首先是混凝土表层的砂浆部分被磨损掉，粗集料圈耐磨性好而渐渐凸露出来。凸出的粗集料经受着车载的冲压和磨料磨损，最终被破坏或被带离砂浆基体，形成空洞，接着砂浆又被磨损掉，下层的粗集料露出，如此反复进行，混凝土不断被磨损，在路面留下许多大小不一的坑洞、凹糟等。
二、提高混凝土耐磨性的措施
分析道路混凝土磨损过程，不难看出:磨损最先从混凝土表层砂浆开始，逐步深入至下层砂浆，因此混凝土中砂浆的耐磨性是混凝土耐磨性的第一大影响因素，随着磨损的进一步加剧，粗集料被冲磨而脱离砂浆基体，表明粗集料与砂浆界面粘结力，是混凝土耐磨性的又一大影响因素。控制好这两大因素，是改善和提高混凝土耐磨性的关键。也就是说，提高砂浆耐磨性，增强砂浆与粗集料界面粘结力是提高混凝土耐磨性的有效措施。
当然，降低水灰比，提高混凝土强度，可以提高砂浆的耐磨性，并能增强粗集料与砂浆界面的粘结力，进而提高混凝土耐磨性。大量研究证明，混凝土强度是决定其耐磨性的关键。但在混凝土强度己满足设计要求的前提下，一味地降低水灰比，势必会增加水泥用量，浪费水泥，提高成本；也会造成混凝土干缩变大。在这种情况下，即使混凝土耐磨性再好，也没多大实际意义。所以、本文讨论的是基本保持胶凝材料用量不变的情况下，通过挖掘其他潜力，达到提高混凝土耐磨性的目的。
(一)高砂浆耐磨性措施
如前所述，道路混凝土磨损开始于混凝土表面，最先被磨损掉的往往是表层和下层的砂浆。首先应改善和提高砂浆的耐磨性，优化混凝土表面结构。
1.合理选材
水泥作为胶凝材料，其耐磨性的好坏直接影响着砂浆的耐磨性。硅酸盐水泥熟料矿物水化硬化后的抗磨损度大小顺序为:C3S > C4AF > C3A > C2S。所以应选C3S 含量高的水泥熟料制成的水泥，如硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或专用道路水泥。一般情况下，砖窑生产的熟料中C3S 的含量远高于立窑
生产的水泥熟料。另外，掺加常用的混合材，如粉煤灰、火山灰、矿渣等，对水泥的耐磨性有不同程度的负面影响。资料表明，各种细集料砂浆耐磨性排序为:铁粉>河砂>石灰石砂>矾土砂>水淬高炉矿砂。河砂资源丰富，价格低廉，综合考虑，细集料可选用河砂。
2.选取适宜砂率
适宜的较低砂率，有助于提高混凝土中砂浆的耐磨性。因为低砂率的细集料比表面积小，细集料间的空隙少，在一定的胶凝材料用量情况下，细集料可充分被胶凝材料包裹，水泥于砂的界面粘结力增强；同时，集料间的空隙能被较大限度地填充，砂浆密实度增大，因而其耐磨性提高。另外，在一般中等强度的道路混凝土中，砂浆耐磨性低于粗集料耐磨性，砂率低，可保证耐磨性较好的粗集料占有的面积大，对提供混凝土耐磨性有利。
砂率对混凝土耐磨性的影响，在高水灰比时更显著。但砂率不可太低，否则浆体不足，影响混凝土密实性。采用中砂配置的道路混凝土砂率取30% -33% 较为适宜(可根据粗集料品种粒径和水灰比等作适当调整)。
3．强化混凝土表面施工环节
因混凝土的磨损开始于表面，故强化混凝土表面施工环节。优化混凝土表面结构，对提高表层砂浆耐磨性尤为重要。施工中应尽量减少单位用水量，振捣时间不宜过长，以防止泌水过多，产生耐磨性极差的水泥砂浆浮层。少量泌水可用水泥干灰收干。
早期学者的研究证实，混凝土成型时的表面整修情况，也影响其耐磨性。研究和实践还表明，抹平表面的耐磨性小于磨平表面的耐磨性，泌水末消失前抹面比泌水完全排出后抹面的耐磨性差，故应推迟抹面时间，在混凝土初凝时间稍后抹面较为适宜。抹平后的表面不宜再去扰动，以免拉动表面材料，破坏表面已形成的聚合物结晶膜。
(二)增强砂浆与粗集料界面粘结力措施
为防止粗集料被冲磨而脱离砂浆基体，阻止磨损的进一步加剧，强化水泥砂浆与粗集料过渡区，即增强砂浆与粗集料界面粘结力，时提供混凝土耐磨性的又-重要措施。
1.选用合适粗集料
相对于混凝土中的砂浆而言，粗集料的耐磨性较好。卵石表面光滑，耐磨性高于碎石，但卵石与砂浆的粘结力弱，很容易被冲磨出砂浆基体，形成空穴。综合考虑，应选用碎石。碎石的针片状等软弱颗粒含量不宜多，以防被车载挤压破坏而磨损掉；含泥量和泥块含量要尽量少，否则砂浆与粗集料界面粘结力差。
粗集料最大粒径也应适宜，粒径越小，内部缺陷少，颗粒强度越高，与砂浆界面的粘结力也越大，混凝土耐磨性提高。资料表明，粒径76mm 集料的粘结强度仅是13mm集料颗粒粘结强度的1/l0。最适宜的最大粒径为25mm，此时混凝土耐磨性较好。
2.掺加掺合料
掺加活性矿物质掺合料，不仅可以提高混凝土中砂浆的强度，改善砂浆的耐磨性，也可增强砂浆与粗集料界面的粘结力，进而提高混凝土的耐磨性。这是因为细小的掺合料你呢嘎很好地填充到水泥颗粒的细微空隙中，使水泥更加密实。同时由于掺合料含有的大量活性SiO ，合AI2O3，能与水泥化产物Ca(OH)2，二次作用，生成稳定的水化硅酸钙合铝酸钙凝胶，起到改善浆体结构合集料界面效应。如硅粉就是一种理想的掺合料，掺如硅粉后混凝土耐磨性大大提高，磨损试验结果表明，硅粉混凝土的磨损量为普通混凝土的0.8~0.85倍。若在硅粉混凝土中掺入钢纤维，则混凝土耐磨性更好。
3.减少泌水
泌水的后果是在混凝土表面产生不耐磨的浮浆层，一些上升的水还会聚集在粗集料的下方，形成水囊，硬化后成为空隙，严重影响砂浆与粗集料的界面粘结。防此泌水的有效方法，除在混凝土中掺加磨细矿物掺合料(如硅粉)，提高其保水性外，还可掺加减水剂，以减少拌合物单位用水量。
4.控制微裂缝生成
由于水泥的干燥收缩，混凝土内会生成千缩裂缝；混凝土表里温差过大，会产生内应力，生成温度裂痕。这些裂缝少量存在于砂浆内部，更多是在粗集料与砂浆的界面上出现，影响着界面粘结。正是这些混凝土内的原生裂缝常常会成为疲劳磨损的裂缝引发源。因此，有必要控制裂缝的生成。采用的方法有:
(1)在满足强度要求的前提下，尽量减少单位水泥用量。
(2)掺加膨胀剂，使混凝土产生微膨胀愈合裂缝。掺膨胀剂混凝土的磨损量仅是普通混凝土的0.8倍左右，耐磨性大大提高。
三、结语
相对与耐磨性较好的粗集料而言，道路混凝土中砂浆的耐磨性以及砂浆与粗集料的界面粘结力，是影响混凝土耐磨性的关键因素。提高砂浆耐磨性，增强砂浆与粗集料的界面粘结力是提高道路混凝土耐磨性的有效措施。具体措施可概括为:合理选用原材料；强化混凝土表面施工；科学设计配合比；采用双掺技术，即掺加活性矿物掺合料(如硅粉)合外加剂(减水剂、膨胀剂等)。
