淺析影響普通混凝土強(qiáng)度的因素

唐 艷，郭 娟

(廣東白云學(xué)院 建筑工程學(xué)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(jīng)過(guò)攪拌、振搗、養(yǎng)護(hù)而成為普通混凝土?；炷磷詥?wèn)世以來(lái)作為建筑業(yè)最為重要的結(jié)構(gòu)材料之一，被廣泛地應(yīng)用于各種土木建筑工程中，因此，有必要對(duì)混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行分析。

1 各組分對(duì)普通混凝土強(qiáng)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(duì)混凝土的作用為：砂子和石子起骨架作用，水泥和水經(jīng)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(jié)成為一個(gè)整體，另一方面，水泥漿體作為潤(rùn)滑劑，使得混凝土拌合物具有流動(dòng)性，通過(guò)拌合物的流動(dòng)，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(qiáng)度很高的人造材料。

1.1 水泥對(duì)強(qiáng)度的影響

選擇水泥的強(qiáng)度等級(jí)，應(yīng)當(dāng)使其與混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)相匹配，一般的原則是用高強(qiáng)度等級(jí)的水泥配制高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，用低強(qiáng)度等級(jí)的水泥配制低強(qiáng)度等級(jí)的混凝土。在一般的施工中，水泥強(qiáng)度略高于混凝土強(qiáng)度較合適，一般情況下，取1.5～2.0倍左右，當(dāng)然，高強(qiáng)度的混凝土除外，高強(qiáng)度的混凝土與水泥強(qiáng)度相當(dāng)，一般為1.0倍左右。

1.2 粗細(xì)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(xì)集料。常見(jiàn)的粗集料有卵石和碎石，卵石的成因?yàn)樽匀伙L(fēng)化，水流搬運(yùn)、堆積的成果。而碎石為卵石經(jīng)機(jī)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(jié)力較差，而導(dǎo)致其強(qiáng)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(qiáng)的粘結(jié)力，故其強(qiáng)度較高。常見(jiàn)的細(xì)骨料有砂子，砂的粗細(xì)度用細(xì)度模數(shù)表示，在相同砂用量的條件下，細(xì)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(qiáng)度也較大，同時(shí)，混凝土的強(qiáng)度也受砂的顆粒級(jí)配的影響，級(jí)配越差，空隙率越大，所需的水泥漿則越多，為節(jié)約水泥，增強(qiáng)密實(shí)度，且提高混凝土強(qiáng)度，應(yīng)合理選擇顆粒級(jí)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(guò)程中，直接加入的一種粉狀的物質(zhì)。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(yè)廢渣，其中粒化高爐礦渣最為常用，適當(dāng)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?jié)B性能和抗腐蝕性能，并能節(jié)約水泥。硅灰也可等量取代混凝土中的水泥，進(jìn)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(qiáng)和超強(qiáng)、高抗?jié)B等特殊性能的混凝土。

2 配合比對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

混凝土的配合比需滿足強(qiáng)度要求、和易性要求、耐久性要求以及經(jīng)濟(jì)性要求。而最佳配合比是指在滿足混凝土強(qiáng)度耐久性等各項(xiàng)指標(biāo)性能的前提下，所用成本最低。在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，應(yīng)先在滿足混凝土強(qiáng)度及耐久性的基礎(chǔ)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(zhì)量各多少來(lái)表示，如水泥為200 kg、水為120 kg、砂為360 kg、石子為800 kg；②假設(shè)水泥的質(zhì)量為1，用其他材料與水泥的質(zhì)量比為多少來(lái)表示。如水泥∶水∶砂∶石子=1∶0.6∶2.4∶4，由經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，配合比越小，則水泥用量越大，所以配制后的混凝土強(qiáng)度也越高，但是水泥用量越大，則越不經(jīng)濟(jì)，因此，應(yīng)合理選擇配合比，在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，盡量節(jié)約水泥。

3 養(yǎng)護(hù)條件對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

當(dāng)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(qiáng)度主要受養(yǎng)護(hù)條件的影響。所謂混凝土的養(yǎng)護(hù)，即為在混凝土拌和、攪拌、振搗完成后，在一定的時(shí)間內(nèi)，普通混凝土一般養(yǎng)護(hù)時(shí)間為28天，對(duì)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(dá)到較好的硬化，實(shí)現(xiàn)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)。

3.1 養(yǎng)護(hù)溫度

混凝土的養(yǎng)護(hù)包括蒸養(yǎng)和自然養(yǎng)護(hù)兩種，混凝土經(jīng)過(guò)拌和、攪拌、振搗之后，不管是采用蒸養(yǎng)還是自然養(yǎng)護(hù)，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(guò)高，必然會(huì)導(dǎo)致混凝土表面及內(nèi)部的溫度也會(huì)過(guò)高，從而進(jìn)一步導(dǎo)致混凝土中的水分被蒸發(fā)，這就會(huì)引起兩方面的變化：①水分蒸發(fā)后會(huì)使得混凝土內(nèi)部留下孔隙，改變了混凝土的密實(shí)度，導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度變低；②混凝土內(nèi)部的水分蒸發(fā)后，這樣就改變了水灰比，導(dǎo)致水灰比變大，混凝土的流動(dòng)性較低，這會(huì)使得大量水泥因缺水而水化不良；③溫度過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致水化熱變大，而使得水泥水化不完全，嚴(yán)重情況下會(huì)使得混凝土的強(qiáng)度發(fā)展停滯。所以當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，要適當(dāng)?shù)貫⑺畞?lái)降溫，當(dāng)大體積混凝土遇上較高溫度時(shí)，必須采用有效的散熱措施，防止混凝土內(nèi)部溫度增長(zhǎng)過(guò)快，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部裂開，從而降低混凝土的強(qiáng)度。同時(shí)，混凝土養(yǎng)護(hù)的溫度也不能太低，當(dāng)溫度降到0度以下時(shí)，水分就會(huì)被凍結(jié)，導(dǎo)致混凝土中的水泥水化不完全。

3.2 養(yǎng)護(hù)濕度

養(yǎng)護(hù)濕度對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響與養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響相似，T.C.Pow-er S的研究結(jié)果表明，當(dāng)相對(duì)濕度不足80%時(shí)，水泥的水化反應(yīng)幾乎停止。因?yàn)?，在混凝土養(yǎng)護(hù)初期，應(yīng)保證空氣中的濕度超過(guò)80%，一般應(yīng)保證濕度超過(guò)95%，讓水泥的水化反應(yīng)充分被反應(yīng)完全來(lái)提高混凝土的強(qiáng)度。

3.3 養(yǎng)護(hù)時(shí)間

混凝土的養(yǎng)護(hù)時(shí)間也稱為混凝土的齡期，一般情況下，混凝土的強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)時(shí)間呈曲線關(guān)系，混凝土的強(qiáng)度一般隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增長(zhǎng)而不斷增加。為了防止混凝土成型后出現(xiàn)干縮裂縫，在混凝土澆筑完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，混凝土初期，強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，曲線較陡，一般養(yǎng)護(hù)14天后，曲線開始變緩，當(dāng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到28天后，曲線更加平緩，強(qiáng)度增長(zhǎng)非常的緩慢，因此，《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50011-2002)中規(guī)定，混凝土養(yǎng)護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境為：濕度為95%以上，溫度20 ℃左右最佳，養(yǎng)護(hù)時(shí)間28天為宜。在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中養(yǎng)護(hù)的混凝土，其強(qiáng)度更高。

4 結(jié) 論

影響混凝土強(qiáng)度的因素多種多樣，通過(guò)理論結(jié)合實(shí)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(yǎng)護(hù)條件等方面，較全面地分析了影響混凝土強(qiáng)度的因素。

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