淺析影響普通混凝土強度的因素

唐 艷，郭 娟

(廣東白云學院 建筑工程學院，廣東 廣州 510450)

0 前 言

水泥是一種很常用的水硬性膠凝材料，水泥與水、砂子、石子以及一定量的外加劑按一定的配合比配合，經過攪拌、振搗、養護而成為普通混凝土。混凝土自問世以來作為建筑業最為重要的結構材料之一，被廣泛地應用于各種土木建筑工程中，因此，有必要對混凝土的強度進行分析。

1 各組分對普通混凝土強度的影響

普通混凝土組成材料分為水泥、水、砂和石子，并加入一定量的外加劑。各組分對混凝土的作用為：砂子和石子起骨架作用，水泥和水經拌和而成為水泥砂漿，一方面作為膠粘劑，把砂子和石子等骨料粘結成為一個整體，另一方面，水泥漿體作為潤滑劑，使得混凝土拌合物具有流動性，通過拌合物的流動，包裹在骨料的表面并且填充了骨料之間的空隙。使得混凝土成為強度很高的人造材料。

1.1 水泥對強度的影響

選擇水泥的強度等級，應當使其與混凝土的設計強度等級相匹配，一般的原則是用高強度等級的水泥配制高強度等級的混凝土，用低強度等級的水泥配制低強度等級的混凝土。在一般的施工中，水泥強度略高于混凝土強度較合適，一般情況下，取1.5～2.0倍左右，當然，高強度的混凝土除外，高強度的混凝土與水泥強度相當，一般為1.0倍左右。

1.2 粗細骨料

按公稱粒徑分，公稱粒徑大于5 mm的稱為粗集料，反之為細集料。常見的粗集料有卵石和碎石，卵石的成因為自然風化，水流搬運、堆積的成果。而碎石為卵石經機械破碎、篩分而成。卵石表面較為光滑，且棱角較少，因此與水泥石的粘結力較差，而導致其強度較低；而碎石表面粗糙且表面存在較多孔隙，因此水泥石有較強的粘結力，故其強度較高。常見的細骨料有砂子，砂的粗細度用細度模數表示，在相同砂用量的條件下，細砂較粗砂的總表面積大，從而需要包裹其表面的水泥漿越多，因此，其強度也較大，同時，混凝土的強度也受砂的顆粒級配的影響，級配越差，空隙率越大，所需的水泥漿則越多，為節約水泥，增強密實度，且提高混凝土強度，應合理選擇顆粒級配，盡量減少砂礫間的空隙。

1.3 礦物摻合料

混凝土的摻合料是指在拌制混凝土的過程中，直接加入的一種粉狀的物質。主要有粉煤灰、粒化高爐礦渣、硅灰等具有一定的活性的工業廢渣，其中粒化高爐礦渣最為常用，適當加入粒化高爐礦渣，能降低混凝土的水化熱，提高混凝土的抗滲性能和抗腐蝕性能，并能節約水泥。硅灰也可等量取代混凝土中的水泥，進而改善混凝土的和易性，提高混凝土的多種性能，如降低水化熱，提高抗凍性能，提高侵蝕性能等。只是硅灰較貴，所以主要用于配制高強和超強、高抗滲等特殊性能的混凝土。

2 配合比對混凝土強度的影響

混凝土的配合比需滿足強度要求、和易性要求、耐久性要求以及經濟性要求。而最佳配合比是指在滿足混凝土強度耐久性等各項指標性能的前提下，所用成本最低。在混凝土配合比設計中，應先在滿足混凝土強度及耐久性的基礎上，選擇最佳的水灰比和最佳單位用水量，常用以下兩種方法表示配合比；①用1 m3混凝土中水泥、水、砂、石子的質量各多少來表示，如水泥為200 kg、水為120 kg、砂為360 kg、石子為800 kg；②假設水泥的質量為1，用其他材料與水泥的質量比為多少來表示。如水泥∶水∶砂∶石子=1∶0.6∶2.4∶4，由經驗數據得知，配合比越小，則水泥用量越大，所以配制后的混凝土強度也越高，但是水泥用量越大，則越不經濟，因此，應合理選擇配合比，在保證混凝土強度的前提下，盡量節約水泥。

3 養護條件對混凝土強度的影響

當混凝土的各組分以及其他外部條件都相同的前提下，混凝土的強度主要受養護條件的影響。所謂混凝土的養護，即為在混凝土拌和、攪拌、振搗完成后，在一定的時間內，普通混凝土一般養護時間為28天，對混凝土的裸露部分保持合適的濕度和合理的溫度，使得混凝土達到較好的硬化，實現混凝土的強度等級。

3.1 養護溫度

混凝土的養護包括蒸養和自然養護兩種，混凝土經過拌和、攪拌、振搗之后，不管是采用蒸養還是自然養護，必須保持混凝土的裸露部分有合適的濕度和合理的溫度。如果溫度過高，必然會導致混凝土表面及內部的溫度也會過高，從而進一步導致混凝土中的水分被蒸發，這就會引起兩方面的變化：①水分蒸發后會使得混凝土內部留下孔隙，改變了混凝土的密實度，導致混凝土的強度變低；②混凝土內部的水分蒸發后，這樣就改變了水灰比，導致水灰比變大，混凝土的流動性較低，這會使得大量水泥因缺水而水化不良；③溫度過高，會導致水化熱變大，而使得水泥水化不完全，嚴重情況下會使得混凝土的強度發展停滯。所以當溫度過高時，要適當地灑水來降溫，當大體積混凝土遇上較高溫度時，必須采用有效的散熱措施，防止混凝土內部溫度增長過快，導致混凝土內部裂開，從而降低混凝土的強度。同時，混凝土養護的溫度也不能太低，當溫度降到0度以下時，水分就會被凍結，導致混凝土中的水泥水化不完全。

3.2 養護濕度

養護濕度對混凝土強度的影響與養護溫度對混凝土的強度影響相似，T.C.Pow-er S的研究結果表明，當相對濕度不足80%時，水泥的水化反應幾乎停止。因為，在混凝土養護初期，應保證空氣中的濕度超過80%，一般應保證濕度超過95%，讓水泥的水化反應充分被反應完全來提高混凝土的強度。

3.3 養護時間

混凝土的養護時間也稱為混凝土的齡期，一般情況下，混凝土的強度與養護時間呈曲線關系，混凝土的強度一般隨養護時間的增長而不斷增加。為了防止混凝土成型后出現干縮裂縫，在混凝土澆筑完成后應及時進行養護，混凝土初期，強度增長較快，曲線較陡，一般養護14天后，曲線開始變緩，當養護時間達到28天后，曲線更加平緩，強度增長非常的緩慢，因此，《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50011-2002)中規定，混凝土養護的標準環境為：濕度為95%以上，溫度20 ℃左右最佳，養護時間28天為宜。在標準環境中養護的混凝土，其強度更高。

4 結 論

影響混凝土強度的因素多種多樣，通過理論結合實際，本文主要從混凝土的組成成分、混凝土的配合比、混凝土的養護條件等方面，較全面地分析了影響混凝土強度的因素。

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