談水泥混凝土強(qiáng)度影響因素

王 勇

河北大城縣第二建筑工程有限公司（065900）

一般說(shuō)來(lái)，混凝土的強(qiáng)度愈高，其剛性、不透水性、抵抗風(fēng)化和某些侵蝕介質(zhì)的能力也愈高；而強(qiáng)度愈高，往往其干縮也較大，同時(shí)較脆、易裂。因此，通常用強(qiáng)度來(lái)評(píng)定和控制混凝土的質(zhì)量以及評(píng)價(jià)各種因素影響程度的指標(biāo)。

1）水灰比水泥混凝土強(qiáng)度主要取決于毛細(xì)管孔隙率或膠空比，但這些指標(biāo)都難以測(cè)定或估計(jì)。而充分密實(shí)的混凝土在任何水灰比程度下的毛細(xì)管孔隙率由水灰比所確定。

其中:W/C—水灰比；α—水化程度。Duff Abrams的混凝土強(qiáng)度水灰比定則指出:“對(duì)于一定材料，強(qiáng)度取決于一個(gè)因素，即水灰比?！庇纱丝磥?lái)，水灰比—孔隙率關(guān)系無(wú)疑是最重要的因素。它影響著水泥漿基體和粗骨料間過(guò)渡區(qū)這兩者的孔隙率，水泥石在水化過(guò)程中的孔隙率取決于水灰比，水灰比和混凝土的振搗密實(shí)程度兩者都對(duì)混凝土體積有影響，當(dāng)混凝土混合料能被充分搗實(shí)時(shí)，混凝土的強(qiáng)度隨水灰比的降低而提高。然而，形成水化物需要一個(gè)最小的水量。

（W/C）min=0.42α 即完成水化（α=1.0）的 W/C不應(yīng)低于0.42。顯然在低W/C時(shí)預(yù)期殘留的未水化水泥能夠在漿體內(nèi)繼續(xù)長(zhǎng)期存在，亦即W/C低于0.42，漿體將自我干燥。為避免這種現(xiàn)象，有效的最低W/C比要高于0.42。在實(shí)際中，我們可以通過(guò)規(guī)定的W/C來(lái)保證充分密實(shí)的混凝土在規(guī)定齡期的強(qiáng)度，保證混凝土的性能。

2）水泥混凝土的影響取決于水泥的化學(xué)成分及細(xì)度。

水泥強(qiáng)度主要來(lái)自于早期強(qiáng)度（C3S）及后期強(qiáng)度（C2S），而且這些影響貫穿于混凝土中。用C3S含量較高的水泥來(lái)制作混凝土,其強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，但在后期可能以較低的強(qiáng)度而告終。而無(wú)論通過(guò)改變成分、養(yǎng)護(hù)條件或者利用外加劑而比較緩慢地水化,都可使水泥產(chǎn)生較高的最終強(qiáng)度。

水泥細(xì)度對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響也很大。隨著細(xì)度增加，水化速率增大，就會(huì)導(dǎo)致較高的強(qiáng)度增長(zhǎng)率，但應(yīng)避免細(xì)磨粉的含量。因?yàn)楫?dāng)顆粒很細(xì)時(shí)，間隙水可引起一些高W/C區(qū)域。另外，研究表明，直徑大于60 PM的顆粒對(duì)強(qiáng)度是沒(méi)什么貢獻(xiàn)的。

而水泥質(zhì)量的波動(dòng)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，應(yīng)引起注意。

3）集料極重要的參數(shù)是集料的形狀、結(jié)構(gòu)、最大尺寸及級(jí)配。

集料本身的強(qiáng)度不太重要，因?yàn)榧蠌?qiáng)度一般都要高于混凝土的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度。在承載時(shí)混凝土中集料所能承受的應(yīng)力大大超過(guò)混凝土的抗壓強(qiáng)度。

骨料顆粒的粒形、粒徑、表面結(jié)構(gòu)和礦物成分，往往影響混凝土過(guò)渡區(qū)的特性，從而影響混凝土的強(qiáng)度。

級(jí)配良好的粗骨料改變其最大粒徑對(duì)混凝土強(qiáng)度有著兩種不同的影響。水泥用量和稠度一樣時(shí)，含較大骨料粒徑混凝土拌和物比含較小粒徑的強(qiáng)度小，其集料的表面積小，所需拌和水較少，較大骨料趨于形成微裂縫的弱過(guò)渡區(qū)，其最終影響隨混凝土水灰比和所加應(yīng)力而不同。在低水灰比時(shí)，降低過(guò)渡區(qū)孔隙率同樣對(duì)混凝土強(qiáng)度一開(kāi)始就起重要作用。在一定拌和物中，水灰比一定時(shí)抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度之比將隨粗骨料粒徑的降低而增加。

4）集灰比對(duì)于強(qiáng)度大于35MPa的混凝土,集灰比的影響就較為明顯地表現(xiàn)出來(lái)。

在相同水灰比時(shí)，混凝土強(qiáng)度隨著集灰比的增大而提高。這是因?yàn)?集料數(shù)量增大，吸水量也增大，從而有效水灰比降低;混凝土內(nèi)孔隙總體積減小；集料對(duì)混凝土強(qiáng)度所引起的作用有更好地發(fā)揮。

5）養(yǎng)護(hù)為了獲得質(zhì)量良好的混凝土，混凝土成型后在適宜的環(huán)境中進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

養(yǎng)護(hù)的目的是為了保證水泥水化過(guò)程能正常進(jìn)行，包括控制環(huán)境的溫度和濕度。

水泥水化只能在為水填充的毛細(xì)管內(nèi)發(fā)生，因此,必須創(chuàng)造條件防止水分由毛細(xì)管中蒸發(fā)失去，而且，在水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生的水泥凝膠具有很大的比表面積，大量自由水變?yōu)楸砻嫖剿?。這時(shí)，如果不讓水分進(jìn)入水泥石，則供水化反應(yīng)的水就會(huì)越來(lái)越少，在水灰比小于0.5的情況下會(huì)出現(xiàn)自干現(xiàn)象，使水泥水化不能繼續(xù)進(jìn)行。因此，在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)必須保持混凝土的飽水狀態(tài)，或者接近于這個(gè)狀態(tài)。只有在飽水狀態(tài)下，水泥水化速度才是最大的。

要使混凝土達(dá)到所要求的強(qiáng)度并不需要所有水泥都水化,因?yàn)樵诠こ躺虾苌倌苓_(dá)到這樣的強(qiáng)度。混凝土的質(zhì)量主要取決于水泥石中的膠空比?；炷猎跐仓笏值恼舭l(fā)，取決于周?chē)諝獾臏囟群拖鄬?duì)濕度，以及引起混凝土表面空氣濕度變化的風(fēng)度?；炷梁椭?chē)諝獾臏夭?，也?huì)影響失水。例如,在白天飽水的混凝土在溫度低的晚上會(huì)失水；寒冷氣候中澆筑的混凝土，即使在飽和空氣中，也會(huì)失水。急速的初期水化反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致水化物的不均勻分布。水化物稠密程度低的區(qū)域成為水泥石中的薄弱點(diǎn)，從而降低整體的強(qiáng)度；水化物程度高的區(qū)域包裹在水泥粒子的周?chē)?防礙水化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，從而減少水化物的量。在養(yǎng)護(hù)溫度較低的情況下，由于水化緩慢，具有充分的擴(kuò)散時(shí)間，從而使水化物得以在水泥石中均勻分布。Klieger指出:在混凝土早期養(yǎng)護(hù)時(shí)期，存在著一個(gè)最佳養(yǎng)護(hù)溫度，在此情況下混凝土在某一齡期時(shí)的強(qiáng)度最大。