影響混凝土強(qiáng)度的因素分析探究

王新民 劉贛欽

摘 要： 本文詳細(xì)分析了混凝土原材料、配合比設(shè)計(jì)參數(shù)、成型工藝、養(yǎng)護(hù)條件以及測試條件對混凝土強(qiáng)度測試結(jié)果的影響， 并對產(chǎn)生原因進(jìn)行了深入探討。

關(guān)鍵詞： 混凝土；強(qiáng)度；原材料；養(yǎng)護(hù)；成型工藝

0 前言

由于混凝土是脆性材料， 抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度， 在結(jié)構(gòu)物中它主要是用于承受壓力， 且現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范主要是以抗壓強(qiáng)度為基礎(chǔ)， 因而在工程實(shí)踐中抗壓強(qiáng)度非常重要。同時(shí)， 一般研究者假定混凝土的大多數(shù)性能都直接（至少是定性地）與抗壓強(qiáng)度有聯(lián)系， 且進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)容易、成本低。所以抗壓強(qiáng)度就成為科研工作者和工程實(shí)踐者最為關(guān)心的混凝土的性質(zhì)之一。但混凝土的抗壓強(qiáng)度受到多種因素影響， 可能微小材料或環(huán)境的變化均會(huì)對其產(chǎn)生影響， 因此， 本文深入地探討了原材料、配合比設(shè)計(jì)參數(shù)、成型工藝、養(yǎng)護(hù)條件以及測試條件等因素對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。

1 原材料對混凝土強(qiáng)度的影響

1.1 水泥對混凝土強(qiáng)度的影響

水泥強(qiáng)度的高低是影響混凝土強(qiáng)度的直接因素。試驗(yàn)表明，水泥強(qiáng)度越高，水泥反應(yīng)形成的水泥石強(qiáng)度就越高，從而使配制的混凝土強(qiáng)度就越高。而水泥強(qiáng)度取決于水泥礦物成分及細(xì)度。水泥強(qiáng)度主要來源于C3S和C3A的早期強(qiáng)度和C2S的后期強(qiáng)度。用C3S含量高的水泥來制作混凝土，其早期強(qiáng)度增長較快，但后期強(qiáng)度增長緩慢。水泥細(xì)度對水泥強(qiáng)度影響也很大，水泥越細(xì)，水化加快，導(dǎo)致較高的早期強(qiáng)度增快，而后期強(qiáng)度增長緩慢，因此，配制不同性能的混凝土，應(yīng)根據(jù)其性能要求選用不同的水泥。

1.2 粗骨料對混凝土強(qiáng)度的影響

（1）采用碎石拌制混凝土，其形成的強(qiáng)度要比采用卵石拌制的混凝土強(qiáng)度高，但在相同的用水情況下，流動(dòng)性相對較小。這是因?yàn)榇植诒砻婧洼^多的棱角，使碎石在提高與水泥及其水化物的粘附性和膠結(jié)程度的同時(shí)，也加大了拌和物內(nèi)部摩擦阻力。含有較多針、片狀顆粒，將增大拌合物的空隙率，降低拌合物的和易性，集料界面粘結(jié)力下降，并且針片狀顆粒受力易折斷，進(jìn)而影響混凝土的強(qiáng)度，所以混凝土用的粗集料要限制針、片狀顆粒含量。

（2）粗集料的最大粒徑對混凝土抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度均有影響，一方面隨著粗集料粒徑的增大，單位用水量相應(yīng)減少，在固定的用水量和水灰比條件下，加大最大粒徑可獲得較好的工作性，或因減小水灰比而提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性；另一方面隨著粗集料最大粒徑的增加，將會(huì)減少集料與水泥漿接觸的總面積，使界面強(qiáng)度降低，同時(shí)還會(huì)由于振搗不密實(shí)而降低混凝土的強(qiáng)度。所以粗集料最大粒徑的增加，帶來雙重影響，但造成不利影響的程度對混凝土抗折強(qiáng)度要比抗壓強(qiáng)度大一些。

（3）粗集料強(qiáng)度對混凝土強(qiáng)度的影響。骨料對混凝土強(qiáng)度的影響主要有以下幾個(gè)方面：第一，石子強(qiáng)度低于混凝土的強(qiáng)度，當(dāng)混凝土受壓時(shí)，石子首先被壓碎，導(dǎo)致混凝土的實(shí)際強(qiáng)度降低。特別是使用風(fēng)化或軟質(zhì)巖石破碎加工成的碎石拌制的混凝土易發(fā)生此類問題；第二，骨料體積穩(wěn)定性差，尤其是由頁巖、帶有膨脹松土的石灰?guī)r等制成的骨料，在干濕交替或凍融循環(huán)作用下，常表現(xiàn)為體積穩(wěn)定性差，發(fā)生變形，破壞混凝土已經(jīng)形成的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使混凝土構(gòu)件受到破壞；第三，骨料表面的粗糙程度及孔隙特征等影響骨料與水泥石之間的粘結(jié)性能，進(jìn)而影響混凝土的強(qiáng)度。

（4）粗集料表面清潔度對混凝土強(qiáng)度的影響。干法生產(chǎn)的粗集料表面粘附了一層石粉，其粒徑大部分小于0.16 mm，即使長時(shí)間攪拌，也無法使表面石粉完全脫離，這樣就在水泥漿和集料表面形成一個(gè)薄弱的結(jié)合層，使水泥漿不能完全與集料粘結(jié)，從而使混凝土強(qiáng)度降低。

1.3 細(xì)集料對混凝土強(qiáng)度的影響

對于中低強(qiáng)度等級的混凝土，尤其是膠凝材料偏小的混凝土，需保證細(xì)集料中細(xì)小顆粒的數(shù)量，以保證混凝土整體顆粒的堆積效果，從而保證混凝土的強(qiáng)度。試驗(yàn)表明，高強(qiáng)度混凝土要用中粗砂，尤其當(dāng)石子級配較差時(shí)，砂子以偏粗為好，細(xì)度模數(shù)約等于3.0時(shí)，混凝土的工作性能最好，抗壓強(qiáng)度最高。

目前，由于許多地區(qū)河砂資源缺少，為了滿足建設(shè)市場的需求，允許采用巖石破碎生產(chǎn)的機(jī)制砂，此砂多棱角，表面粗糙，含大量石粉，且大多顆粒級配不良。大量試驗(yàn)證明，用機(jī)制砂配置出來的混凝土強(qiáng)度稍高于河砂配制混凝土的強(qiáng)度。這是因?yàn)闄C(jī)制砂多棱角，表面粗糙且界面新鮮，提高了砂與水泥界面間的粘結(jié)強(qiáng)度，同時(shí)研究還表明，在低等級的混凝土中機(jī)制砂中的石粉還可以提高混凝土的抗壓強(qiáng)度，在高強(qiáng)混凝土中，適量的石粉對混凝土強(qiáng)度無不利影響，這就要求機(jī)制砂的質(zhì)量必須符合《建筑用砂》國家標(biāo)準(zhǔn)中人工砂的要求。

1.4 水對混凝土強(qiáng)度的影響

水是混凝土的主要組成部分，水的物質(zhì)組成嚴(yán)重影響混凝土的強(qiáng)度。水中許多有害雜質(zhì)可給混凝土質(zhì)量帶來很大的危害，例如水中的硫酸根離子、碳酸根離子可延長鈣礬石的結(jié)晶過程，消解混凝土28d強(qiáng)度，一般情況下28d強(qiáng)度可降低10%～20%，而海水中的氯離子具有早凝作用，可以促進(jìn)混凝土快凝和早強(qiáng)，同時(shí)對混凝土有腐蝕。

2 施工工藝控制方面

試驗(yàn)室值班人員與技術(shù)人員切實(shí)負(fù)起責(zé)任，嚴(yán)格控制混凝土的施工按規(guī)范要求進(jìn)行，混凝土澆筑之前檢查各項(xiàng)準(zhǔn)備工作是否到位及檢查校正模板，以防混凝土澆筑時(shí)跑模漏漿。另外合理布置混凝土拌合站的位置，減小混凝土運(yùn)輸距離，以保證混凝土拌合物的工作性。澆筑過程做好各環(huán)節(jié)的銜接工作，采用適宜的運(yùn)輸工具，盡量縮短混凝土拌合物的待料時(shí)間，從而也縮短了整個(gè)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)的混凝土澆筑時(shí)間。

3 混凝土的養(yǎng)生方面

按照國家規(guī)范或各地區(qū)的規(guī)定執(zhí)行，試驗(yàn)室應(yīng)安排專人隨時(shí)檢查，隨著氣溫變化，應(yīng)及時(shí)調(diào)整施工時(shí)間和養(yǎng)護(hù)方案，確保混凝土在養(yǎng)護(hù)齡期內(nèi)強(qiáng)度的正常增長。尤其是混凝土冬季施工時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：

（1）冬季混凝土的拌合時(shí)間應(yīng)比常溫延長60 s～90 s，使拌和的各種材料溫度均勻，確保混凝土的正常凝結(jié)硬化，防止構(gòu)件或砌體出現(xiàn)低溫病害或缺陷。

（2）混凝土拌合物的出機(jī)溫度不得低于10℃，澆筑溫度不得低于5℃。混凝土的運(yùn)輸必須采取切實(shí)有效的防凍保溫措施，做好工序之間的銜接工作，盡量縮短澆筑施工的時(shí)間。每盤混凝土宜在15 min內(nèi)澆筑結(jié)束，否則應(yīng)采取相應(yīng)措施保證混凝土的工作性。

（3）所施工的混凝土構(gòu)件澆筑結(jié)束后，應(yīng)立即用塑料薄膜100 %裹覆，然后采用暖棚蒸汽養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于同條件試件強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80 %所需的時(shí)間。

綜上所述，只有從各種原材料進(jìn)場使用至混凝土在施工過程中各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，才能保證混凝土最終強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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