論述混凝土強(qiáng)度的影響因素

1、.論述混凝土強(qiáng)度的影響因素李廣蘭 混凝土硬化后最基本的性能就是強(qiáng)度, 混凝土強(qiáng)度有抗壓、抗拉、彎曲、剪切強(qiáng)度等?？箟簭?qiáng)度同其他強(qiáng)度間有密切的關(guān)系。由于它的測(cè)定方法比較簡單, 同時(shí)在混凝土結(jié)構(gòu)中混凝土主要用來承受壓力, 因此凝土的抗壓強(qiáng)度就成為評(píng)價(jià)其質(zhì)量的最重要的一項(xiàng)指標(biāo)。通常所講的混凝土強(qiáng)度等級(jí)是混凝土的特定抗壓強(qiáng)度,是設(shè)計(jì)和施工時(shí)的強(qiáng)度指標(biāo)?；炷翉?qiáng)度等級(jí)是按照標(biāo)準(zhǔn)方法試驗(yàn)測(cè)定的。用邊長為15 cm的立方體試件, 標(biāo)準(zhǔn)條件( 溫度為20±2, 相對(duì)濕度90%以上)下養(yǎng)護(hù)28天的抗壓強(qiáng)度。影響混凝土強(qiáng)度的因素較多, 主要是混凝土的構(gòu)成材料, 施工中振搗密實(shí)強(qiáng)度及混凝土強(qiáng)度增長過程中的

2、養(yǎng)護(hù)條件。混凝土的組成材料包括水泥、集料( 粗、細(xì)骨料) 、水、摻合料、外加劑等。 1 水灰比是決定混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵 水在混凝土中的摻量是決定混凝土強(qiáng)度的主要因素。通常情況下, 滿足水泥水化所需的水量不超過水泥重量的25%。 普通混凝土常用的水灰比為0.4:0.65, 超過水化需要的水主要是為了滿足工作性的需要。超量的水在混凝土內(nèi)部留下了縫,使混凝土強(qiáng)度、密度和各種耐久性都受到不利影響, 因此, 水灰比是定混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵。灰水比越大( 水灰比越小) 混凝土強(qiáng)度越高, 灰水比越小( 水灰比越大) 強(qiáng)度越低。 在一般情況下, 集料的強(qiáng)度都高于混凝土強(qiáng)度, 甚至高出幾倍。因此, 混凝土的強(qiáng)度主要取

3、決于起膠結(jié)作用的水泥石的質(zhì)量。而水泥石的質(zhì)量又決定于水泥標(biāo)號(hào)和水灰比, 所以說水泥石質(zhì)量決定于水灰比, 可從水在水泥漿體中的存在形態(tài)加以分析。經(jīng)研究證明, 水泥漿體中的水有四種形態(tài): ( 1) 化合水, 水以原子形態(tài)參加晶格, 即水分子有序排列于水化物晶格之內(nèi), 完全與水泥化合而形成新物質(zhì)。這部分約占總量的2025%。 ( 2) 凝膠水,存在于水化物凝膠中的水為凝膠所包圍, 但不與水泥起水化反應(yīng)。蒸發(fā)后在水泥石中留下凝膠孔。 ( 3) 毛細(xì)水,存在于毛細(xì)孔中的可蒸發(fā)水, 蒸發(fā)后留下毛細(xì)孔。 ( 4) 游離水, 對(duì)水泥漿體結(jié)構(gòu)和性能完全屬于多余的可蒸發(fā)水, 因此, 愈少愈好。但因?yàn)?混凝土施工需

4、一定的和易性, 故游離水不能完全避免。 以上4種存在于水泥漿體的水, 除了化合水外, 其余三種形態(tài)的水, 都將隨著水泥漿體的凝結(jié)硬化而逐漸蒸發(fā)掉, 給水泥石留下的是孔隙, 而任何固體的強(qiáng)度都與所含孔隙率大小有關(guān), 孔隙率越大強(qiáng)度越低, 隙越小強(qiáng)度越高。所以混凝土水灰比越大, 孔隙率越大, 強(qiáng)度越低, 水灰比越小, 孔隙率越小, 強(qiáng)度越高。 2 水泥對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響 水泥標(biāo)號(hào)對(duì)混凝土強(qiáng)度的作用是人們所熟知的, 同樣配合比, 水泥標(biāo)號(hào)愈高, 混凝土強(qiáng)度愈高, 水泥標(biāo)號(hào)愈低, 混凝土強(qiáng)度愈低。 關(guān)于水泥用量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響, 一般認(rèn)為“水泥越多混凝土強(qiáng)度越高”。這個(gè)認(rèn)識(shí)是不確切的: 這個(gè)前提應(yīng)該

5、是在水灰比不變的情況下。如果水灰比不同, 就無法談高低問題。二是兩者間關(guān)系不是永恒的。在水灰比不變的情況下, 混凝土強(qiáng)度有隨水泥用量增加而提高的可能。 但當(dāng)水泥用量增加到某一極限量時(shí), 混凝土強(qiáng)度不但沒有提高, 反而有下降的趨勢(shì)。從水泥用量對(duì)水泥石孔隙的影響來分析, 在某一水灰比時(shí), 水泥用量如果恰在水泥全部水化限度內(nèi), 則水泥石的孔隙率是正常的, 也就是水泥石強(qiáng)度是最高的。如果水泥用量增加, 相應(yīng)地水也要增加。所以, 孔隙率不會(huì)降反增水泥石混凝土整個(gè)體積中的比例。在混凝土中, 水泥石的強(qiáng)度遠(yuǎn)較集料強(qiáng)度低, 因此, 過多的增加水泥不但不會(huì)提高混凝土的強(qiáng)度, 很可能要降低強(qiáng)度, 同時(shí)還要浪費(fèi)水泥

6、, 這在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是不可的。 3 集料對(duì)混凝土強(qiáng)度的作用 集料本身強(qiáng)度一般都高于混凝土強(qiáng)度, 所以集料強(qiáng)度對(duì)混凝土強(qiáng)度沒不利影響。但是集料的一些物理性質(zhì), 特別是集料的表面情況, 顆粒形狀( 針片狀) 等對(duì)混凝土強(qiáng)度有較大的影響, 相對(duì)地講,對(duì)混凝土的抗拉強(qiáng)度影響更大一些。 集料品種對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響, 又與水灰比有關(guān)。當(dāng)水灰比小于0.4, 用碎石制成的混凝土強(qiáng)度較卵石要高, 兩者相差值可達(dá)30%以上。隨著水灰比的增大, 集料品種的影響減小, 當(dāng)水灰比為0.65時(shí), 用碎石和卵石制成的混凝土在強(qiáng)度上沒有差異。這是因?yàn)樗槭砻娲植? 卵石則表面光滑, 它們與 水泥石間的界面粘結(jié)強(qiáng)度不同所致

7、。 粗集料的最大粒徑對(duì)混凝土的用水量及水泥用量有一定的影響。粒徑大, 其比表面積越小, 因此用于濕潤石子表面的水得以減少, 可降低水灰比而提高混凝土強(qiáng)度, 或保持強(qiáng)度不變的情況下,節(jié)省水泥。但當(dāng)最大粒徑超過40 mm以后, 由于減少加水量獲得強(qiáng)度的提高, 被較小的粘結(jié)面及大粒徑石子造成混凝土的連續(xù)性的不利影響所抵消, 特別是水泥用量多的混凝土更為明顯。 石子最大粒徑為40 mm時(shí), 其混凝土強(qiáng)度最高。所以我們?cè)谶x用石子時(shí), 不宜用大40毫米的石子, 太大的石子不但強(qiáng)度較低, 且在施工中拌合搗實(shí)不密實(shí),同時(shí)在結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)上也有限制。 集料中所含的有害物質(zhì), 如泥土、粉塵、有機(jī)物, 硫酸 鹽等, 對(duì)

8、混凝土強(qiáng)度都是有害的, 所以應(yīng)盡量減少集料中的有害物質(zhì)。 4 振搗密實(shí)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響 振搗是配制混凝土的一個(gè)重要的工藝過程。振搗的目的是施加某種外力, 抵消混凝土混合物的內(nèi)聚力, 制各種材料互相貼近滲透, 排除空氣, 使之形成均勻密實(shí)的混凝土構(gòu)件或構(gòu)筑物, 以期達(dá)到最高的強(qiáng)度。為獲得密實(shí)的混凝土, 所使用的搗實(shí)方法有人工搗實(shí)和機(jī)械振實(shí)兩種。由于人工搗實(shí)弊端很多一般很少應(yīng)用,主要 是機(jī)械振實(shí)。振速同振幅( A) 、振頻( n) 的關(guān)系可用公式表示。 V=OC×A×n ( 1- 3) 振幅與振頻: 公式可見, 在已定振速的情況下, 振幅大, 振頻相應(yīng)減小, 反之振頻相應(yīng)加大

9、, 在一定臨界振速時(shí), 相應(yīng)振頻都有一個(gè)臨界振幅, 在這個(gè)臨界振幅作用下, 可使混凝土得到最大的密實(shí)度。此外, 振幅的大小還與混凝土混合物顆粒尺寸大小及流動(dòng)度有關(guān)。如果振幅過小, 難以達(dá)到密實(shí), 振幅過大則發(fā)生振動(dòng)不和諧。呈亂狀態(tài), 這會(huì)導(dǎo)致混凝土的分層現(xiàn)象。由此可見, 只要振幅保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi), 振頻對(duì)混凝土的實(shí)起主要作用。 振動(dòng)時(shí)間: 現(xiàn)在使用的振動(dòng)器的振速、振幅、振頻等參數(shù)往往都是固定的, 所以應(yīng)按照具不同參數(shù)的振動(dòng)器和混凝土混合物的流動(dòng)性及結(jié)構(gòu)特性, 決定振動(dòng)時(shí)間, 如果振動(dòng)時(shí)間太少, 則密實(shí)效果不會(huì)好, 相反, 振動(dòng)時(shí)間過長, 會(huì)使顆粒大的石子沉底, 上部多是水泥砂漿或水泥漿

10、及浮水, 形成離淅現(xiàn)象, 造成上下不均勻, 降低混凝土強(qiáng)度。 5 養(yǎng)護(hù)的種類 所謂混凝土養(yǎng)護(hù), 就是使混凝土在一定的溫度、濕度條件下, 保證凝結(jié)硬化的正常進(jìn)行。有自然養(yǎng)護(hù), 濕熱養(yǎng)護(hù), 干濕熱養(yǎng)護(hù), 電熱養(yǎng)護(hù)和紅外線養(yǎng)護(hù)等, 養(yǎng)護(hù)經(jīng)歷的時(shí)間稱 為養(yǎng)護(hù)周期。 6 溫度的影響 一般的規(guī)律是養(yǎng)護(hù)溫度高, 水泥水化速度快, 混凝土早期強(qiáng)度增長的快。這對(duì)加速施工進(jìn)度、提高經(jīng)濟(jì)效益是十分有利的。還應(yīng)注意, 即早期養(yǎng)護(hù)溫度超過某一個(gè)值時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度越高, 混凝土的后期強(qiáng)度衰退越多。養(yǎng)護(hù)溫度高, 混凝土早期( 13天) 強(qiáng)度高, 但養(yǎng)護(hù)溫度在423之間的后期混凝土強(qiáng)度都較養(yǎng)護(hù)溫度在3249之間的高。 如果是高溫( 5090) 蒸汽養(yǎng)護(hù), 混凝土強(qiáng)度還因膨脹而降低混凝士熱脹作用主要是在升溫中產(chǎn)生, 因此混凝土應(yīng)有一個(gè)較長的預(yù)養(yǎng)時(shí)間, 使得混凝土在常溫下獲得一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度, 并適當(dāng)?shù)膶⑸郎厮俣葴p慢, 以盡可能減少熱脹的破壞作用。 當(dāng)然, 在負(fù)溫度下養(yǎng)護(hù)混凝土, 由于水已結(jié)冰, 水泥水化也就停止了, 如不采取升溫措施, 混凝土不但獲不到強(qiáng)度, 還會(huì)使混凝土凍結(jié), 轉(zhuǎn)后是很低的, 甚至酥松崩潰。 混凝土澆搗成型后立即受凍, 其強(qiáng)度損失為50%以上, 如果轉(zhuǎn)正溫養(yǎng)護(hù)后, 又未使混凝土保持一定的濕度, 情況更