混凝土強度影響因素分析與評定方法研究

楊海峰

華潤置地（沈陽）物業(yè)服務有限公司企業(yè)管理分公司 遼寧沈陽 110000

1 影響混凝土強度的主要因素

影響混凝土強度的因素很多，其中較為主要的有水泥強度、水灰比、集料品質和級配、混凝土的養(yǎng)護和齡期等[1]。

1.1 水泥強度

水泥是一種膠結材料，是混凝土主要組分之一，它在混凝土中約占總體積的10%～15%。水泥強度是決定混凝土強度的關鍵因素，當其他條件相同時，水泥標號越高，其黏結力越強，則混凝土強度就越高?；炷翉姸入S水泥強度正比變化已是無需證明的事實。水泥強度的高低取決于水泥的化學成分和水泥細度?；瘜W成分不同及它們在熟料中占的比例不同，決定了水泥性質，形成了不同品種的水泥。以普通硅酸鹽水泥為例，它的強度主要與C3S和C2S的體積分數有關。C3S強度發(fā)展較快，是決定水泥強度的主要成分。C2S使水泥強度早期發(fā)展慢、后期快，是保證水泥后期強度的主要成分。

1.2 集料

集料（骨料）是混凝土組分之一，占混凝土總體積的66%～78%。混凝土集料有粗細之分，一般把0.5mm～5mm粒徑的集料稱為細集料；粒徑大于5mm的稱為粗集料。普通混凝土所用的集料有砂、碎石和卵石。集料的重要參數有集料的品種、形狀、表面狀態(tài)及級配等。集料強度不太重要，因為集料強度一般高于混凝土強度，在承載時，混凝土中的集料所能承受的應力遠超過混凝土強度。集料的顆粒形狀有棱角形、球形或蛋形，片狀和針狀顆粒影響混凝土的工作性和耐久性，在有關規(guī)定中限定了它們的含量。

集料顆粒的表面狀態(tài)主要是指表面粗糙程度和孔的特征。集料形狀和表面狀態(tài)影響集料與水泥石的黏結，從而影響混凝土強度，特別是抗壓強度。集料品種對混凝土強度的影響與水灰比有關，當水灰比小于0.4，用碎石制成的混凝土強度較卵石的大；隨水灰比增大，集料的影響減??；當水灰比為0.65時，碎石和卵石制成的混凝土強度沒有差異。

1.3 水灰比

水灰比是影響混凝土強度的重要因素。普通混凝土強度主要取決于其內部毛細管孔隙率，孔隙率越小，強度越高。水灰比和混凝土振搗的密實程度都對混凝土內的孔隙體積有影響。在一定振搗方法下，水灰比低，因和易性不好，混凝土不能被充分振實，強度因孔隙率大而較低；水灰比過高，水泥石中孔隙體積增加，混凝土強度也低。對于每種振搗方式和一定配合比的混凝土，都存在一個最佳水灰比，它要通過試驗確定。充分密實的混凝土的孔隙率由水灰比確定。Pc=W/C-0.36a式中：Pc為毛細孔隙率；W/C為水灰比；a為水化程度。在這種情況下，混凝土強度隨水灰比的降低而提高。充分密實的混凝土形成水化物需要一個最小的水量。

1.4 養(yǎng)護條件和齡期

養(yǎng)護溫度對混凝土強度發(fā)展有很大影響，養(yǎng)護溫度高可以加快初期水化速度，提高混凝土初期強度。但由于急速的初期水化導致水化物的不均勻分布，從而降低混凝土整體強度。養(yǎng)護溫度低時，水化速度比較慢，若溫度低于10℃時將不利于早期強度的發(fā)展[2]。

水泥水化只能在為水填充的毛細管內發(fā)生，因此必須創(chuàng)造條件防止毛細管內水分蒸發(fā)。而且在水泥水化過程中產生的水泥凝膠具有很大的比表面積，大量的自由水變?yōu)楸砻嫖剿?，這時如果不讓水分進入水泥石內，水分蒸發(fā)可引起過度失水，從而延遲或阻礙水化反應的正常進行。水化反應通常在混凝土成型后的幾天內迅速進行，因此在這期間保持混凝土中的水分、阻止或減少水分的蒸發(fā)是很重要的。一般當混凝土相對濕度低于80%或溫度低于0℃時，強度增長幾乎停止。混凝土強度隨齡期曲線而增長，在14天以前強度增長較快，14天以后增長平緩，28天以后更加平緩，2～3年后強度將停止增長。試驗資料表明，用硅酸鹽水泥制成的混凝土28天強度與7天強度之比約在1.3～1.7之間。

2 混凝土強度影響評定方法

評定混凝土強度質量不可能采用全數的破壞性試驗，只有從檢驗批的總體中，隨機抽取若干組試件進行破壞性試驗。并以此試驗結果，來推斷總體的質量狀況。根據抽樣統(tǒng)計理論，試樣的統(tǒng)計參數與總體的統(tǒng)計參數之間的關系，有一定的規(guī)律可循。因此，在合格性控制上，采用統(tǒng)計方法能較好地反映驗收批的質量狀況，是實行質量管理的一個組成內容。

對批量較小的混凝土，可使用非統(tǒng)計法進行評定，但非統(tǒng)計法的檢驗效率較差，容易造成誤判，應避免采用，對于混凝土構件預制廠和預拌混凝土生產廠，由于生產條件能基本保持一致，最好采用已知方差統(tǒng)計法。

用確定混凝土強度評定值的方法來判定混凝土強度是否合格，不僅在概念上更便于理解，而且在判定混凝土強度合格性的同時，就給出了混凝土所達到的強度等級(混凝土強度評定值)，如判定為不合格時，可將其直接提供設計單位作為加固補強的依據[3]。

現行《混凝土強度檢驗評定標準》的非統(tǒng)計法對不同強度等級的評判寬嚴程度不同，錯判和漏判的可能性較大，建議在標準修訂時將統(tǒng)計法的適用范圍放大(如將統(tǒng)計法適用的驗收批強度試件組數降低)。另外，考慮到混凝土施工配制強度為：fcu，0=fcu，k+1.645σ而不是λfcu，k，鑒于目前混凝土強度等級分布較廣，從C10～C80甚至更高，對非統(tǒng)計法的驗收界限值應采用fcu，k±λσ的形式(λ為系數，分平均值系數和最小值系數兩種，σ為平均控制水平的標準差，按規(guī)范規(guī)定選取)，取代原來的λfcu，k的形式，可以對各個強度等級都保持寬嚴一致。

3 結語

綜上所述，混凝土強度影響因素眾多，本文根據理論分析和施工實踐并結合國內外工程經驗，提出并總結了影響混凝土強度的三大因素：混凝土的原材料、工藝及施工技術。較為全面的分析了這些因素對混凝土強度的影響，并結合這些影響因素提出了如何提高混凝土強度的方法，為水泥混凝土結構的設計、施工及試驗分析提供一些思路，具有一定的實用價值。