浅析混凝土强度的影响因素

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【摘 要】混凝土施工是施工项目实体的关键，所以在施工中要综合各种对混凝土施工过程中的强度和质量造成影响的因素，采取相应的技术措施和解决方案来降低混凝土内部与表面的温差，以减小总温差，施工时随时监测温度的变化，并采取全面防治措施，确保混凝土的强度的质量，从而取得良好的经济效益。

【关键字】混凝土；强度质量；影响因素

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

1混凝土的强度等级

按照国家标准GB50010－2002《混凝土结构设计规范》，混凝土强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。立方体抗压强度标准值系指按标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法测得的具有95％保证率的抗压强度，以fcu，k表示。普通混凝土划分为十四个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75和C80。混凝土强度等级选用范围不同的建筑工程，不同的部位常采用不同强度等级的混凝土，在我国混凝土工程目前水平情况下，一般选用范围如下：

①C10～C15―用于垫层、基础、地坪及受力不大的结构。

②C20～C25―用于梁、板、柱、楼梯、屋架等普通钢筋混凝土结构。

③C25～C30―用于大跨度结构、要求耐久性高的结构、预制构件等。

④C40～C45―用于预应力钢筋混凝土构件、吊车梁及特种结构等，用于25～30层。

⑤C50～C60―用于30层至60层以上高层建筑。

⑥C60～C80―用于高层建筑，采用高性能混凝土。

⑦C80～C120―采用超高强混凝土于高层建筑。

将来可能推广使用高达C130以上的混凝土。

2影响混凝土强度的因素

影响混凝土强度的因素有很多，在实践当中施工人员必须把握好混凝土强度的影响因素，在施工中采取相应的措施，只有这样才能保证混凝土强度达到施工标准和要求。

2.1水泥

刨除水灰比对混凝土强度的影响，水泥无疑是影响混凝土强度最重要的一个因素之一，这主要体现在水泥的化学成分和细度等方面上。水泥的强度与混凝土的强度有着比较紧密的联系，一般来说标号越高在相同水灰比下水泥的强度也就越高，混凝土的强度相对应的也就越高。而水泥的强度主要受早期强度和后期强度的影响，这些始终会对混凝土产生重要影响。以早期强度较高的水泥制作混凝土，其强度在早期会增长加快，但是在后期混凝土的强度可能会有很大的较低。水泥的细度对混凝土强度也有重要影响，一般情况下细度增加水泥的水化速率会相应的增大，强度增长率相对较高，但是也应减少细磨粉的含量，如果水泥颗粒超出了定制会在混凝土内部形成一些高W/C区域。值得注意的是水泥质量波动对混凝土强度也有重要影响，这里的质量波动主要是指同一品种、同一标号的水泥，在质量上产生不一的现象，这种影响主要表现在离散系数等方面上，如离散系数较小的水泥可以减少混凝土中的水泥用量等等。水泥质量波动的主要原因是细度和C3S含量和差异造成的，尤其对早期强度的影响最大，后期的影响相对来说就比较小了，至于对后期强度的影响需要长期的观察才能确定，现在还没有学者对这一问题做出阐述。

由于水泥的用量直接影响着水化热的多少，所以在满足混凝土设计强度的前提下尽量减少水泥的用量。混凝土浇灌应选用水化热较低的水泥，如低热矿渣硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥等。水泥细度对混凝土强度的影响也很大。随着细度增加，水化速率增大，就导致较高的强度增长率。但应避免细磨粉的含量。因为当颗粒很细时，间隙水可引起一些高W/C区域。

而水泥质量的波动对混凝土强度的影响,应引起注意。水泥厂生产的同一品种同一标号的水泥，不可避免地会在质量上有波动。水泥质量的波动，毫无疑问地会在混凝土强度上反映出来。采用具有相同平均强度而离散系数小的水泥，可以降低混凝土的水泥用量。水泥质量波动大多是由于水泥细度和C3S含量的差异引起的。而这些因素在早期的影响最大。随着时间的延长其影响就不再是最重要的了。即水泥质量波动引起的混凝土强度的标准离差，不随龄期而增大，但混凝土强度的离散系数却因强度随龄期的增大而减小。因此，水泥质量波动对混凝土早期强度影响很大。

2.2集料

集料极重要的参数是集料的形状、结构、最大尺寸及级配。集料本身的强度不太重要，因为集料强度一般都要高于混凝土的设计抗压强度。在承载时混凝土中集料所能承受的应力大大超过混凝土的抗压强度。骨料颗粒强度比混凝土基体和过渡区的强度要大。大多数天然骨料，其强度几乎不被利用，因为破坏决定于其它两项（水泥浆基体及过渡区）。一般而言，强度和弹性模量高的集料，可以制得质量好的混凝土。但过强、过硬的集料不但没有必要，相反，还可能在混凝土因温度或湿度等原因发生体积变化时，使水泥石受到较大的应力而开裂。骨料颗粒的粒形、粒径、表面结构和矿物成分，往往影响混凝土过渡区的特性，从而影响混凝土的强度。骨料配比不科学，细骨料宜采用2区中砂泥。在可泵送情况下粗骨料，选用粒径5-20mm连续级配石子，以减少混凝土收缩变形。使用膨胀剂能有效的减少混凝土裂缝的产生，在混凝土中掺用的粉煤灰不仅能够节约水泥，降低水化热，增加混凝土和易性，而且能够大幅度提高混凝土后期强度，推移温升峰值出现时间。在一定拌和物中，水灰比一定时抗拉强度与抗压强度之比将随粗骨料粒径的降低而增加。试验表明，增加骨料粒径对高强混凝土起反作用，低强度混凝土在一定水灰比时，骨料粒径似乎无大的影响。另外，在同一条件下，以钙质代硅质骨料会使混凝土强度明显改善。

2.3集灰比与水灰比

从物理学上讲混凝土的强度主要受内部毛细管空隙或者胶空比决定，但是这些物理现象在施工当中根本无法用肉眼观测到，也难以进行准确的测定和估计。但是我们可以从水灰比的角度做好这一方面的控制，这是因为毛细管孔隙率主要受水灰比的影响，这就意味着水灰比对混凝土的强度有着重要影响。其原理和公式如下：

毛细孔隙率Pc=W/C-0.36a

胶空比X=0.68a（/0.32+W/C）

Duff Abrams在混凝土强度水灰比定则中认为水灰比是影响混凝土强度的最重要的因素，由此可见水灰比-孔隙率关系实质上决定着混凝土的强度。水灰比对混凝土强度的影响主要体现在两个方面上，也就是水泥浆基体和粗骨料间过渡区的孔隙率，而水泥在水化过程中的孔隙率主要水灰比的影响。在实际的施工过程中，水灰比和振捣密实度对混凝土的体积都有影响，一般来说还水灰比越低，混凝土的强度也就越高，但是水灰比并不是无限低的，这是因为水泥水化需要一个最小的水量，用公式表示也就是（W/C）min=0.42a。从这一公式中可以看出要向满足水泥的水化需要，W/C取值最低不能低于0.42，也就是说当低W/C时预期残留的未水化水泥能够在浆体内长期存在，这种情况下水泥浆液一般会自燥，因此在实际的施工当中W/C值一般要高于0.42，在施工当中可以通过控制W/C值来保证混凝土在规定龄期的强度。

对于强度大于35Mpa的混凝土，集灰比的影响就较为明显地表现出来。在相同水灰比时，混凝土强度随着集灰比的增大而提高。这是因为，集料数量增大，吸水量也增大，从而使有效水灰比降低，混凝土内孔隙总体积减小，使集料对混凝土强度所起的作用更好地发挥。

2.4养护

为了获得质量良好的混凝土，混凝土成型后必须在适宜的环境中进行养护。养护的目的是为了保证水泥水化过程能正常进行，包括控制环境的温度和湿度。在养护过程中，应采用科学的方法时时监测混凝土的温度，控制混凝土内部的温差，可用为研究调整控温措施的依据。湿凝土在养护过程，应提高养护环境温度，有利于缓解降温速度，减少温度应力，防止混凝土出现温度裂缝。为减轻混凝土内部温度，可采用埋设冷却管的方法或在内部埋设应变计等方法，在埋设冷却管时要注意管道的通畅，所以在使用前要进行试不试验，时时监测冷却水管进水流量及温度。

要使混凝土达到所要求的强度，并不需要所有水泥都水化，因为在工程上很少能达到这样的强度。混凝土的质量主要取决于水泥石中的胶空比。混凝土在浇筑后水分的蒸发，取决于周围空气的温度和相对湿度，以及引起混凝土表面空气湿度变化的风度。混凝土和周围空气的温差，也会影响失水。例如，在白天饱水的混凝土在温度低的晚上会失水；寒冷气候中浇筑的混凝土，即使在饱和空气中，也会失水。急速的初期水化反应，会导致水化物的不均匀分布。水化物稠密程度低的区域成为水泥石中的薄弱点，从而降低整体的强度；水化物程度高的区域包裹在水泥粒子的周围，妨碍水化反应的继续进行，从而减少水化物的量。在养护温度较低的情况下，由于水化缓慢，具有充分的扩散时间，从而使水化物得以在水泥石中均匀分布。

3结束语

混凝土是建筑工程施工中的重要材料,在施工全过程中对混凝土加强质量控制,对保证工程质量、防患于未然、避免不安全因素的发生和防止资金浪费等有着重要的意义。