探討影響混凝土強(qiáng)度的主要因素

左 工， 韓 毅， 李兆華

1宿遷學(xué)院建筑工程系（223800）2江蘇省駱運(yùn)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(qiáng)度是混凝土重要的力學(xué)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(qiáng)度存在密切的聯(lián)系。同時(shí)混凝土強(qiáng)度對(duì)剛性、抵抗風(fēng)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(qiáng)度的影響因素就尤其顯得重要。影響混凝土強(qiáng)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(hù)條件、振搗密實(shí)情況等方面分析和研究對(duì)混凝土強(qiáng)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(dāng)水泥用量一定時(shí)，水灰比是影響混凝土強(qiáng)度的最關(guān)鍵的因素，混凝土中的拌合水一部分用于水泥水化反應(yīng),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(xì)管通路，給混凝土強(qiáng)度、密實(shí)性帶來負(fù)面影響。因此，水灰比的合理選取是決定混凝土強(qiáng)度的關(guān)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(huì)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(dǎo)致混凝土硬化時(shí)易產(chǎn)生細(xì)小的裂紋，影響混凝土的強(qiáng)度。以表1強(qiáng)度等級(jí)為C30混凝土的試驗(yàn)分析,從表1可以看出，水灰比愈小,混凝土的7 d和28 d強(qiáng)度愈高，但水灰比過小時(shí)，混凝土拌合物過于干硬，混凝土的流動(dòng)性差，裝模振搗困難，難以保證密實(shí)度，從而影響混凝土的強(qiáng)度。

表1 混凝土強(qiáng)度與水灰比

2 混凝土的組成材料

2.1 水泥品種與水泥強(qiáng)度

水泥是混凝土中的活性組成,是混凝土的膠結(jié)材料,對(duì)混凝土強(qiáng)度起到重要作用。合理選用水泥品種和水泥強(qiáng)度等級(jí)至關(guān)重要。水泥品種不同，水泥的細(xì)度、凝結(jié)時(shí)間、水化熱都會(huì)有所不同,而這些都會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度和性能產(chǎn)生影響，水泥品種應(yīng)根據(jù)具體的工程性質(zhì)與工程環(huán)境合理選用，如對(duì)于大體積混凝土,為了避免由于溫度應(yīng)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(qiáng)度等級(jí)的選擇也應(yīng)與混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，水泥強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值為混凝土強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值的1.5～2.0倍為宜。若用低強(qiáng)度等級(jí)的水泥配制高強(qiáng)度等級(jí)混凝土，不僅會(huì)使水泥用量過多，還會(huì)導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度偏低。反之，用高強(qiáng)度等級(jí)的水泥配制低強(qiáng)度等級(jí)混凝土，若只滿足強(qiáng)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(huì)導(dǎo)致超強(qiáng)而不經(jīng)濟(jì)。

2.2 骨料

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

2.2.1顆粒級(jí)配

骨料分為細(xì)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(xì)骨料，粗骨料的顆粒級(jí)配對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響更為明顯，以C30混凝土做了相應(yīng)的試驗(yàn)，如表2所示。從表2中可以看出，不同級(jí)配的粗骨料對(duì)混凝土的強(qiáng)度有較大的影響。較好的粗骨料顆粒級(jí)配應(yīng)該是：空隙率較小，以減少水泥用量并能保證混凝土的密實(shí)度；總表面積較小，以減少濕潤(rùn)其它骨料表面的需水量；另外還得有少量的細(xì)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(jí)配的粗骨料時(shí)，在滿足和易性的基礎(chǔ)上可以采用間斷級(jí)配來代替連續(xù)級(jí)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(qiáng)，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(qiáng)度要比相同條件下卵石混凝土的強(qiáng)度高約10%左右。粗骨料中，針、片狀顆粒會(huì)增大骨料的空隙率，降低混凝土的密實(shí)性;同時(shí)受力時(shí)易折斷，降低混凝土的強(qiáng)度。《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢測(cè)方法》規(guī)定碎石或卵石中針、片狀顆粒含量應(yīng)符合表3的要求，粗骨料中最大粒徑對(duì)混凝土強(qiáng)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(rùn)石子表面的水就會(huì)減少,一定程度上可以降低水灰比來提高混凝土的強(qiáng)度；但粒徑過大、顆粒內(nèi)部缺陷存在的機(jī)率就大，同時(shí)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(qiáng)度降低，這一點(diǎn)在流動(dòng)性較大的泵送混凝土中更加明顯。

表2 C30混凝土粗骨料級(jí)配試驗(yàn)

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(duì)混凝土強(qiáng)度也有影響；泥土?xí)栏皆诠橇媳砻妫瑢⒂绊懰酀{對(duì)骨料的附著能力而使混凝土強(qiáng)度下降,三氧化硫含量過多會(huì)生成硫酸鈣晶體，其體積膨脹會(huì)破壞混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，硫酸鹽的存在也會(huì)腐蝕混凝土，導(dǎo)致其強(qiáng)度下降。

表3 針、片狀粗骨料顆粒含量

3 振搗密實(shí)

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(shí)性，從而提高混凝土的強(qiáng)度。機(jī)械振搗時(shí)間要適宜，時(shí)間過少則密實(shí)效果不好，混凝土容易產(chǎn)生空洞、麻面現(xiàn)象；振搗時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)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(qiáng)度。振幅過小，混凝土難以達(dá)到密實(shí)；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(dǎo)致混凝土產(chǎn)生分層現(xiàn)象，影響混凝土的強(qiáng)度。

4 養(yǎng)護(hù)條件

混凝土成型后應(yīng)在一定的溫度、濕度條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，保證混凝土凝結(jié)硬化的正常進(jìn)行。養(yǎng)護(hù)方法有自然養(yǎng)護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、干濕熱養(yǎng)護(hù)等。養(yǎng)護(hù)過程中溫度、濕度和齡期是影響混凝土強(qiáng)度形成的主要因素。濕度適當(dāng)，水化才能正常進(jìn)行，混凝土強(qiáng)度才能充分發(fā)展；養(yǎng)護(hù)溫度高，水化速度加快，混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展也加快，對(duì)后期強(qiáng)度卻有負(fù)面影響。試驗(yàn)證明,混凝土在濕度大于95%的環(huán)境下的強(qiáng)度要遠(yuǎn)高于干燥環(huán)境下的強(qiáng)度。養(yǎng)護(hù)溫度在4℃～23℃的后期強(qiáng)度也高于溫度在32℃～50℃的后期強(qiáng)度。相反，如果初期養(yǎng)護(hù)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(yīng)就會(huì)停止，混凝土強(qiáng)度停止發(fā)展，升溫后強(qiáng)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(qiáng)度后，方能受凍，同時(shí)注意溫度轉(zhuǎn)正后，應(yīng)及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)，保證混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)。

5 結(jié)語

除了上述的幾種因素影響混凝土的強(qiáng)度外，混凝土配合比、外加劑、制備方法、試驗(yàn)條件等都會(huì)對(duì)混凝土的強(qiáng)度產(chǎn)生的影響。所以，施工和試驗(yàn)過程中，應(yīng)從各方面考慮，確保混凝土的要求強(qiáng)度。

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

[2]李小會(huì).淺談混凝土強(qiáng)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(guó)建材工業(yè)出版社