浅谈影响混凝土强度的因素

浅谈影响混凝土强度的因素

袁丽

辽宁省路桥建设集团有限公司 沈阳 110022

摘 要：本文叙述了影响混凝土强度的诸多因素，包括原材料的特征和各材料之间的组成比例等内因，以及养护条件和试验测试等外因，为水泥混凝土结构的设计、施工及试验分析提供依据。

关键词：水泥混凝土 强度 影响 因素

前 言

任何混凝土结构物主要用以承受荷载或抵抗各种作用力，强度是混凝土最重要的力学性能。在实际工程上对混凝土的其它性能的要求，如不透水性、抗冻性等，而这些性能与混凝土强度往往存在着密切的联系。一般说来，混凝土的强度愈高，其刚性、不透水性、抵抗风化和某些侵蚀介质的能力也愈高；而强度愈高，往往其干缩也较大，同时较脆、易裂。因此，通常用强度来评定和控制混凝土的质量以及评价各种因素影响程度的指标。普通混凝土受力破坏一般出现在骨料和水泥石的分界面上，是常见的粘结面破坏的形式。在普通混凝土中，骨料最先破坏的可能性小，因为骨料强度通常大大超过水泥石和粘结面的强度。所以混凝土的强度主要决定于水泥石强度及其与骨料表面的粘结强度。而水泥石强度及其与骨料的粘结强度又与水泥强度、水灰比、骨料的性质有密切关系。当水泥石强度较低时，水泥石本身容易受到破坏。此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。

1 水泥对混凝土强度的影响

水泥混凝土的强度主要取决于内部起胶结作用的水泥石的质量，水泥石的质量则取决于水泥的特性。

1．1 水泥是混凝土中的活性成分，其强度的大小直接影响着混凝土强度的高低。从混凝土强度表达式：W／C＝ąa·fce／(fcu.o + ąa׹b×fce)可以看出，在配合比相同的条件下，所用的水泥强度愈高，水化反应后形成的水泥石强度就愈高，从而使所配制的混凝土强度也就愈高。

1．2 水泥质量的波动对混凝土强度的影响，也应引起注意。水泥厂生产的同一品种同一强度等级的水泥，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。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大。

1．3 水泥品种的选择

常见水泥品种均可以配制普通水泥混凝土，但应根据工程性质和气候环境及施工条件进行合理选择。

2 水灰比对混凝土强度的影响

混凝土拌合物的水灰比对硬化混凝土孔隙率的大小、数量起决定性作用，直接影响混凝土结构密实性。当用同一种水泥(品种及强度等级相同)时，混凝土的强度取决于水灰比。因为水泥水化时所需的结合水，一般只占水泥重量的23％左右，若混凝土拌和物，为了获得必要的流动性，则需用较多的水(约占水泥重量的40～70％），即采用较大的水灰比，当混凝土硬化过程中随着多余水分的蒸发，留下大量孔洞，导致混凝土强度和耐久性的降低。因此，在水泥强度等级相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土的强度就愈高。但如果水灰比过小，在一定施工方式下有可能难以保证混凝土密实成型，难以保证浇筑质量，混凝土中将出现较多的蜂窝孔洞，混凝土强度也将下降。

3 粗集料对混凝土强度的影响

粗集料在混凝土中起骨架作用，必须具备足够的承载能力，即具有良好的强度和坚固性。粗集料强度的不同，使混凝土的破坏机理有所差别，如粗集料强度大于水泥石强度，则混凝土强度由界面强度及水泥石强度所支配，粗集料强度对混凝土强度几乎没有什么影响；如粗集料强度低于水泥石强度，则会引起混凝土强度下降。但过强、过硬的粗集料不但没有必要，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，对混凝土的强度产生影响。

粗集料的最大粒径对混凝土的强度产生一定的影响。过大的粗集料将会减少集料与水泥浆接触的总面积，使界面强度降低，同时还会由于振捣不密实而降低混凝土强度；过大的粗集料颗粒还会对限制水泥石收缩而产生较大的应力，从而使水泥开裂或使水泥石与粗集料界面产生微裂缝，降低了粘结强度，导致混凝土后期强度的衰减。

当粗集料强度相等时，决定于粗集料的表面粗糙度。如：碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结力比卵石大；当水灰比相等或配合比相同时，两种材料配制的混凝土，

碎石的混凝土强度比卵石强，这是因为粗糙的表面和较多的棱角，使碎石在提高与水泥及其水化产物的粘附性和胶结程度的同时，也加大了拌和物内部摩擦阻力的缘故。

粗集料的颗粒形状以接近球形或立方形为佳，若用扁平或细长颗粒，就会给施工带来不利影响。因它会增加混凝土的孔隙率，扩大混凝土中集料的表面积，增加了混凝土的薄弱环节，导致混凝土强度的降低。

4 细集料对混凝土强度的影响

混凝土用细集料应采用级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的河砂或海砂。若细集料中的含泥量过大，则影响混凝土的强度。因为含泥量过大会影响到水泥与集料之间的粘结性，对水泥的水化产效果产生消极作用，从而使混凝土强度降低。

5 集灰比对于强度大于35Mpa的混凝土，集灰比的影响就较为明显地表现出来

据资料表明，在相同水灰比情况下，C35以上混凝土的强度随着集灰比的增大而提高的趋势。这是因为：集料数量增大，吸水量也增大，从而有效水灰比降低；混凝土内孔隙总体积减小；集料对混凝土强度所引起的作用更好地发挥。

6 养护的温度和湿度对混凝土强度的影响

为了获得质量良好的混凝土，混凝土成型后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，包括控制养护环境的温度和湿度。

混凝土的硬化在于水泥的水化作用。周围环境温度对水泥水化的速度有显著的影响，温度升高，水泥水化速度加快，混凝土强度增长加快。反之，温度降低，水泥水化速度降

低，混凝土强度增长缓慢。当温度降至冰点以下时，则由于混凝土中的水分大部分已结冰，水泥颗粒不能与冰发生化学反应，混凝土的强度停止发展，而且孔隙内水分结冰会引起膨胀（水结冰体积可膨胀约9％），作用在孔隙毛细管内壁，使混凝土内部结构遭到破坏，已经获得的强度（如果在结冰前，混凝土已经不同程度地硬化的话）受到损失。当气温忽高忽底反复冻融，混凝土内部的微裂逐渐增长、扩大，使混凝土强度逐渐降低，表面出现剥落，甚至混凝土完全崩溃。

周围环境的湿度对水泥的水化作用也有显著影响，湿度适当，水泥水化进行顺利，混凝土强度增长较快。如果湿度不够，混凝土因缺水而影响水泥水化作用的正常进行，甚至停止水化，这不仅严重降低混凝土强度，而且使混凝土结构疏松，渗水性增大或形成干缩裂缝，影响耐久性。

为了使混凝土正常硬化，必须在成型后一定时间内维护周围环境，保证一定温度和湿度。当混凝土凝结以后，表面应覆盖草袋等物并不断浇水，防止其发生不正常的收缩。在夏季应注意浇水，保持必要的湿度；在冬季注意保温，保持必要的温度，一般采取综合蓄热法及蒸养法。

7 龄期的影响

混凝土在正常养护条件下，其强度将随着龄期的增加而提高，最初7～14d内强度增长较快，28d以后增长缓慢。

试验条件、施工质量、搅拌方法、振动方式等都对混凝土强度有一定的影响。

结束语

综上所述影响混凝土强度的因素有很多，在施工过程中我们一定好把握好各个方面的因素，使我们的工程达到最优状态。

参考资料：