探討影響混凝土強度的主要因素

左 工， 韓 毅， 李兆華

1宿遷學院建筑工程系（223800）2江蘇省駱運管理處（223800）3宿遷德基混凝土有限公司（223800）

混凝土結(jié)構(gòu)主要是用于承受和傳遞荷載,強度是混凝土重要的力學性能。工程中混凝土的其他性能,如抗?jié)B性、抗凍性等,也與強度存在密切的聯(lián)系。同時混凝土強度對剛性、抵抗風化和某些侵蝕介質(zhì)的能力也有益處。所以分析和研究混凝土強度的影響因素就尤其顯得重要。影響混凝土強度的因素很多，本文主要從水灰比、混凝土的組成材料、養(yǎng)護條件、振搗密實情況等方面分析和研究對混凝土強度的影響。

1 水灰比

水灰比是指混凝土中水與水泥的質(zhì)量比,當水泥用量一定時，水灰比是影響混凝土強度的最關鍵的因素，混凝土中的拌合水一部分用于水泥水化反應,水泥完全水化所需要的用水量約占水泥總量的20%～25%，另一部分拌合水為改善混凝土的和易性,而過量的拌合水在混凝土硬化過程中逐漸蒸發(fā)，最后形成孔隙和毛細管通路，給混凝土強度、密實性帶來負面影響。因此，水灰比的合理選取是決定混凝土強度的關鍵，一般來講，水灰比取值為0.3～0.65，水灰比過大，多余游離的水分往往會附著在骨料表面,占據(jù)了部分膠凝材料與骨料的接觸面，使水泥漿濃度和混凝土粘聚力下降，導致混凝土硬化時易產(chǎn)生細小的裂紋，影響混凝土的強度。以表1強度等級為C30混凝土的試驗分析,從表1可以看出，水灰比愈小,混凝土的7 d和28 d強度愈高，但水灰比過小時，混凝土拌合物過于干硬，混凝土的流動性差，裝模振搗困難，難以保證密實度，從而影響混凝土的強度。

表1 混凝土強度與水灰比

2 混凝土的組成材料

2.1 水泥品種與水泥強度

水泥是混凝土中的活性組成,是混凝土的膠結(jié)材料,對混凝土強度起到重要作用。合理選用水泥品種和水泥強度等級至關重要。水泥品種不同，水泥的細度、凝結(jié)時間、水化熱都會有所不同,而這些都會對混凝土的強度和性能產(chǎn)生影響，水泥品種應根據(jù)具體的工程性質(zhì)與工程環(huán)境合理選用，如對于大體積混凝土,為了避免由于溫度應力引起水泥石開裂，宜采用水化熱較低的火山灰、礦渣水泥，而不宜采用硅酸鹽等水泥。水泥強度等級的選擇也應與混凝土的設計強度等級相適應。根據(jù)經(jīng)驗，水泥強度等級標準值為混凝土強度等級標準值的1.5～2.0倍為宜。若用低強度等級的水泥配制高強度等級混凝土，不僅會使水泥用量過多，還會導致混凝土強度偏低。反之，用高強度等級的水泥配制低強度等級混凝土，若只滿足強度要求，水泥用量偏少而影響耐久性能；若兼顧耐久性等要求，又會導致超強而不經(jīng)濟。

2.2 骨料

骨料在混凝土中起骨架作用，主要通過其顆粒級配、顆粒形狀、最大粒徑、礦物成分等對混凝土強度起到較明顯的影響。

2.2.1顆粒級配

骨料分為細骨料與粗骨料，粒徑在5 mm以上的巖石顆粒稱為粗骨料。相比細骨料，粗骨料的顆粒級配對混凝土的強度影響更為明顯，以C30混凝土做了相應的試驗，如表2所示。從表2中可以看出，不同級配的粗骨料對混凝土的強度有較大的影響。較好的粗骨料顆粒級配應該是：空隙率較小，以減少水泥用量并能保證混凝土的密實度；總表面積較小，以減少濕潤其它骨料表面的需水量；另外還得有少量的細顆粒以滿足混凝土和易性的要求。另外，從表中還可以得出，如果不具備連續(xù)級配的粗骨料時，在滿足和易性的基礎上可以采用間斷級配來代替連續(xù)級配。

2.2.2顆粒形狀與最大粒徑

骨料中的碎石表面粗糙吸水能力較好,與膠凝材料的粘結(jié)能力較強，而卵石表面光滑且少棱角，與膠凝材料的粘結(jié)能力較差。因此，碎石混凝土的強度要比相同條件下卵石混凝土的強度高約10%左右。粗骨料中，針、片狀顆粒會增大骨料的空隙率，降低混凝土的密實性;同時受力時易折斷，降低混凝土的強度。《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標準及檢測方法》規(guī)定碎石或卵石中針、片狀顆粒含量應符合表3的要求，粗骨料中最大粒徑對混凝土強度也有一定的影響，粒徑大，相同質(zhì)量的粗骨料，其表面積較小，用于濕潤石子表面的水就會減少,一定程度上可以降低水灰比來提高混凝土的強度；但粒徑過大、顆粒內(nèi)部缺陷存在的機率就大，同時在混凝土拌合過程中下沉速度快，造成混凝土內(nèi)顆粒分布不均勻,反而使硬化后的混凝土強度降低，這一點在流動性較大的泵送混凝土中更加明顯。

表2 C30混凝土粗骨料級配試驗

2.2.3有害雜質(zhì)

骨料中含有有害雜質(zhì)如泥土、三氧化硫、硫酸鹽等，對混凝土強度也有影響；泥土會依附在骨料表面，將影響水泥漿對骨料的附著能力而使混凝土強度下降,三氧化硫含量過多會生成硫酸鈣晶體，其體積膨脹會破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，硫酸鹽的存在也會腐蝕混凝土，導致其強度下降。

表3 針、片狀粗骨料顆粒含量

3 振搗密實

振搗的主要作用是施加外力來抵消混凝土拌合物的內(nèi)聚力，使組成材料互相貼近滲透，排除空氣，提高混凝土的密實性，從而提高混凝土的強度。機械振搗時間要適宜，時間過少則密實效果不好，混凝土容易產(chǎn)生空洞、麻面現(xiàn)象；振搗時間過長，會使顆粒大的骨料沉底，水泥漿上浮，形成離析現(xiàn)象，造成混凝土上下不均勻，影響混凝土強度。振幅過小，混凝土難以達到密實；振幅過大，則易發(fā)生振搗不和諧，使拌合物呈紊亂狀態(tài)，從而導致混凝土產(chǎn)生分層現(xiàn)象，影響混凝土的強度。

4 養(yǎng)護條件

混凝土成型后應在一定的溫度、濕度條件下進行養(yǎng)護，保證混凝土凝結(jié)硬化的正常進行。養(yǎng)護方法有自然養(yǎng)護、標準養(yǎng)護、干濕熱養(yǎng)護等。養(yǎng)護過程中溫度、濕度和齡期是影響混凝土強度形成的主要因素。濕度適當，水化才能正常進行，混凝土強度才能充分發(fā)展；養(yǎng)護溫度高，水化速度加快，混凝土早期強度發(fā)展也加快，對后期強度卻有負面影響。試驗證明,混凝土在濕度大于95%的環(huán)境下的強度要遠高于干燥環(huán)境下的強度。養(yǎng)護溫度在4℃～23℃的后期強度也高于溫度在32℃～50℃的后期強度。相反，如果初期養(yǎng)護溫度過低（小于0℃），混凝土中拌合水結(jié)成冰，水泥的水化反應就會停止，混凝土強度停止發(fā)展，升溫后強度上升也很低，甚至酥松崩潰。所以在冬季施工禁止混凝土成型后受凍，必須在獲得規(guī)定的強度后，方能受凍，同時注意溫度轉(zhuǎn)正后，應及時澆水養(yǎng)護，保證混凝土的強度增長。

5 結(jié)語

除了上述的幾種因素影響混凝土的強度外，混凝土配合比、外加劑、制備方法、試驗條件等都會對混凝土的強度產(chǎn)生的影響。所以，施工和試驗過程中，應從各方面考慮，確保混凝土的要求強度。

[1]GB50204—2002,混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范[S]

[2]李小會.淺談混凝土強度的因素[J].太原科技,2009(1)：55-56

[3]劉祥順.土木工程材料[M].中國建材工業(yè)出版社