影响混凝土强度的因素的分析及确保强度的主要措施

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摘要：混凝土的强度是最重要的一项指性能指标，它作为结构设计的主要参数，也常用来作为一般评定混凝土质量的指标。

关键词：混凝土强度；因素；确保措施

Abstract: the strength of concrete is one of the most important refers to the performance index, it for the structure the design of the main parameters, are also used to as a general assessment of the concrete quality indicators.

Key words: the strength of concrete; Factors; Ensure that measures

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

混凝土的强度有抗压、抗拉、抗弯及抗剪等，其中以抗压强度为最大，故混凝土主要用于承受压力。混凝土的抗压强度是最重要的一项性能指标，它常作为结构设计的主要参数，也常来作为一般评定混凝土质量的指标。目前我国以立方体抗压强度作为混凝土的强度特征值。（根据标准实验方法，标准试件，标准养护条件，标准龄期测定其抗压强度来确定）

混凝土是多项的，非匀质的混合材料。普通混凝土由水、水泥、砂子（细骨料）、石子（粗骨料）、外加剂及掺和料，按适当比例，经搅拌振捣而成。其组成基本原理是：水泥(交结材料)加水形成水泥浆，填充骨料空隙，并包裹骨料表面。水泥浆未凝前具有一定的流动性，便于施工，水泥浆凝结后，将其松散骨料粘结成为一坚实人工石材。实践证明：在一般生产工艺条件下，普通混凝土只要在完全密实状态时其强度与水灰比为线性关系W/C=αa•αb/(fcu•o+αa•αb••fce)强度关系式。从这个经验公式中得知，普通混凝土的主要决定因素是：水泥砂浆(强度)的高低；水灰比的大小；密实度优劣等，这三个因素不是孤立的，也不是唯一的，它依赖于下列条件：即原材料质量的好坏；配合比计算是否合理；搅拌、振捣工艺是否优良；养护是否及时可靠；施工气候的高低等等。

1、水泥强度对混凝土强度的影响

水泥是组成混凝土材料的胶结材料，它的强度高低反映了它对骨料粘结(接合力)大小，直接影响混凝土抵抗外来荷载大小能力(即强度高低)。在当前生产中由于水泥的原而发生混凝土质量事故看(不合格水泥出外)多数是水泥强度等级与水泥强度关系不理想所致。水泥强度等级(原叫标号)_____是人们通过它主要的性质，便于使用而划定的一个浮动范围，即人为制定的。如强度等级32.5水泥的强度界限即为32.5～42.4Mpa，这里单指抗压强度而言，这一级等级的强度浮动最大值近10Mpa。而水泥强度是则是由原材料，配合及生产工艺等条件而客观存在的，虽是同一等级水泥，由于生产条件和控制水平不同其强度波动范围均不相同。水泥强度是水泥自身所具有的。严格讲水泥的强度等级不等于强度，但是在生产应用中往往人们误认为强度等级就是强度。混凝土强度的高低，科学上讲应是水泥强度的高低，而不是水泥强度等级的反映。正是如此现行规范检测水泥胶砂强度所用的标准砂采用粗、中、细砂的目的就是更能摹拟水泥在混凝土中的作用。水泥出厂后在往工地以及存储过程中，难免不受到一定程度潮解，其强度总在不段变化着的，因此必须进行进场二次检验。

要解决水泥对混凝土强度的影响，对于施工单位来讲，在当前条件下唯一采取的措施只有两条：①严格按照有关技术规定加强水泥储存保管工作；②到场后必须复测，经常或定期进行强度复检试验，以掌握确切等级和水泥实际强度(通称实际活性)，合理使用。

2、水灰比对混凝土强度的影响

水泥是水硬性胶凝材料，必须在有水拌合下方能进行水化反应，形成具有强度的水泥石。水化反应是一个相当复杂物理化学反应过程，水泥水化时所需的结合水一般只占水泥重量的23%左右，但拌制混凝土拌合物时，为了获得必要的流动性，便于施工，常需用较多的水，亦即较大的水灰比，常用的塑性混凝土水灰比常在0.4～0.8之间，即拌合水占水泥重量的40～70%,这多余的水分不仅使水泥浆变稀，胶结力减弱，而且在混凝土硬化后就残留在混凝土中形成水泡，或水分蒸发后形成孔隙(一般不少于5～8%)，孔隙不但减小了混凝土的实际受力断面，而且是混凝土内部结构中的薄弱部分，在承受应力时，会产生应力集中，混凝土孔隙率越大，强度越低。从当前我市混凝土施工搅拌工艺档次上看，绝大多数施工单位未能控制拌合用水的计量，绝大多数施工单位未能严格控制其它基本料计量，因而在水泥用量一定的情况下，水灰比总是波动很大。水灰比大者，水泥水化后残留水分越多，孔隙率越大，强度越低，反之则高。所以，水灰比大小是直接影响混凝土强度的主要因素。

商品混凝土还未全面实现，就当前现场搅拌混凝土的强度极不稳定，在我市还造成过严重的质量事故。分析其原因，除有其它一些因素外，主要是混凝土水灰比波动太大，而且又往往是用水量大而造成水灰比偏大，降低了混凝土强度。很多工地现场的施工配合比既没有水灰比也没有用水量，只有水泥、砂、石用量，水用量是由搅拌员自行控制，这样就绝对不能保证混凝土的强度。因混凝土强度不足导致房屋整体拆除的质量重大事故也是这个原因。从下表中就不难看出水灰比对混凝土强度的影响：

水泥的计量误差(%) -1 -2 -2 -4 -6 -8 -10

水的计量误差(%) +1 +1 +2 +2 +3 +4 +5

强度误差(%) -4.2 -6.4 -8.9 -13.1 -19.5 -25.4 -31.4

国家规范规定的允许误差：水、水泥、参合料为±2%。由此可见水灰比是一个整体，我们绝对不能进行任何的改动，只强调其中之一而忽视另一个就会得到不同的结果。比如在同一条件的情况下两个混凝土强度等级的水灰比大约相差0.05左右。可以毫不夸张地说水灰比是混凝土强度的生命线。

前车之鉴，因此对于混凝土水灰比的控制，必须引起各相关单位的高度重视，才能达到既能保证质量，又能节约水泥的目的。

要控制好水灰比就必须在搅拌机上安装使用计水器。在保证水灰比不变的情况下增加或减少水用量就必须增加或减少相应的水泥。总之严格计量水和水泥是保证水灰比的关键。

3、密实度对混凝土强度的影响

混凝土密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度。它的相对面即是孔隙体积。混凝土中孔隙的形成，除拌合水被水泥结合水化后的余留部份成为气孔外，还有混凝土在搅拌过程中带入空气形成气孔及因引气型外加剂而产生的气孔等等。这些起泡被排出的程度，关键在于混凝土振捣工艺这一环节。混凝土内部起泡排出越多则密实度愈大，从而混凝土抵抗荷载的实际有效断面就越大，强度就越高，反之则低。

以上所述是影响混凝土强度的主要因素，并不等于重视控制好“三个因素”就能确保混凝土强度，还必须重视原材料质量及计量的准确、配合比设计、施工工艺及养护工艺等等环节，否则仍不能完全保证混凝土强度质量。

4、骨料质量对混凝土强度的影响

骨料______即在混凝土中起着骨架及填充作用的惰性材料。它的品质主要指标是：颗粒级配、强度(或坚固性)；含泥量；有害杂质含量等等。

混凝土强度是指水泥与骨料接合后的承受荷载的大小，除水泥石强度外，骨料强度(尤其是粗骨料)高低直接影响混凝土强度的高低。骨料的强度含义是指两个方面：①骨料岩石自身的强度；②骨料集合时的骨架强度。骨架的强度关系到级配的好坏，即是组成骨料的大小颗粒比要适当，使其获得最小的空隙率，空隙率小的骨料级配就好。例如5～40mm连续粒级的卵石一般地说就比20～40mm单粒级卵石的级配要好，并不是被人误解的砂、石颗粒愈均匀级配愈好，恰恰是它的反面。总之混凝土用骨料级配的原则是总表面积和空隙率都要小。即就要采用级配较好的骨料，级配好的骨料不仅所需水泥浆少，而且还可以提高混凝土的密实度。

再如骨料中的含泥量指标，往往被人忽视，它对混凝土强度及性能影响极大。因为混凝土的破坏往往是骨料与胶结材料间的界面破坏，含泥量过多不但是会影响胶结材料自身的强度，更重要的是减弱界面的胶结，使混凝土界面裂缝贯通，降低混凝土强度。

就雅安骨料而言，除了强度外，无论是级配、含泥量等指标很少能达不到规范的要求。这除了自然条件因素外，更重要的是我们的骨料厂规模小，管理无序，加工技术落后等原因造成的，基本上是处于靠天吃饭的状态。砂石产场缺乏监管也是造成我们骨料质量不好的原因之一。

5、混凝土配合比对混凝土强度的影响

混凝土配合比设计的好坏，从某种意义上说是混凝土质量的关键。混凝土配合比设计其实是相当复杂的技术问题。如设计强度问题，即配制强度，决不是构件或构筑物标名的设计强度，而是施工后绝对达到的设计强度，因而设计时就应该考虑保证率，即是比设计等级高的富余，按现有的《钢筋混泥土施工及验收规范》规定其保证率为95%,即强度等级加上1.645倍标准差。(1.645是混凝土具有95%保证率时的概率参数)，例如C20混凝土配制强度在施工工艺一般情况下为28.2Mpa。又如设计砂石骨料的比例问题，不仅仅要考虑能否满足混凝土强度的需要，还要考虑满足混凝土施工和和易性的需要(坍落度、不离析性、捣固性等)，同时还需考虑满足混凝土的其它性能的需要(收缩性、密实性等)。此外砂、石之间比例的大小还和骨料品种、外观形状、规格情况、水灰比、坍落度及施工工艺有密切关系(如输送方式、运输、捣拌方式等等)，此类问题除从事试验的人员外，一般从事施工的同志是理解不够的，因而往往在施工中对砂、石计量不够重视，如将重量配合比转化为体积比，这样的结果是水泥用量严重超标外，或致使造成质量的波动和低劣。生产中应严格控制水灰比及坍落度；严格计量各材料的用量(每盘材料必须逐盘过秤)，对于骨料必须严格控制其级配及含泥量。

6、施工工艺控制对混凝土强度的影响

混凝土施工工艺主要程序为搅拌、运输及浇灌振捣。在谈论混凝土质量时我们常说：“要得混凝土质量好，严格控制工艺少不了；前台操作(振捣)不可轻视，后台(搅拌)则是确定‘命运’(质量好坏)的关键”。搅拌工艺是实现混凝土配合比设计的先导，各项材料的计量准确与否取决于它；混凝土拌合物的均匀性好坏取决于它；水泥在加水后形成凝聚集团的以及得到有效、充分活化也取决于它。所以在发达国家在这一工艺中采取投资巨大、设备先进、自动化控制高的搅拌工艺，其理由就是在于上述原因所决定。从某种意义上来说采用商品混凝土是实现搅拌半自动化甚至是全自动化最有效的方法，也是提高我市混凝土质量的捷径。

对于现场搅拌混凝土的单位应合理地选择搅拌机如干硬性混凝土就应选择强制式搅拌机。根据实验得知：在同条件下，人工搅拌与自落式搅拌机比其强度损失15%,采用强制式搅拌机又比自落式搅拌机的强度高5～7P=Mpa。还有就是要制定现场搅拌制度，包括搅拌机地转速、搅拌时间装料容积及投料顺序都要写成制度。再有就是必须要经过培训的执证人员方可操作。

7、养护对混凝土强度的影响

混凝土的养护手段很多，在当前的条件下，绝大多数混凝土仍是采用自然条件下浇(淋)水养护。为了获得良好的混凝土质量，成型后必须加强养护工作，其目的是为了保证水泥水化过程能够正常进行，因为水泥水化只能在被水填充的毛细管内发生，凝结后的混凝土如果不断的进行养护，即可有效的防止混凝土内部水分由毛细管中蒸发或者说能不断供给水泥水化反应的足够水分，以使水泥水化反应不断进行和充分水化，这样就能保证混凝土强度的质量。养护条件除了水分还有就是温度，二者缺一不可。因为温度的高低直接影响水泥水化速度的快慢，温度越高水泥水化反应越快，早期强度高，冬季施工中之所以要采取加热和保温措施，其理由就在于此。有关资料显示，同一强度等级的混凝土成型后采取不同的养护周期，对其强度的影响是：如以水养护14天为100%，28天龄期标准算，养护7天的混凝土其强度降低8%左右，只有养护3天的混凝土其强度降低约15～20%左右，完全不养护的混凝土，其强度降低约30～40%左右。 由此可见混凝土的养护就是在水化反应速度快时的养护。水泥的水化与所采用的水泥品种及外加剂性能有关，这就要求我们要掌握不同水泥的特性及加入外加剂后混凝土的特性。

上述几个方面的因素均影响其混凝土强度，虽然有主次之分但是在施工中应根据具体情况采取相应措施进行处理就可以确保混凝土的强度质量。

参考文献：

1.《建筑材料》武汉大学出版社

2.普通混凝土配合比设计规程 JGJ55-2011

3.混凝土结构工程施工质量验收规范 GB 50204-2002

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