砼強度的幾大影響因素概述

鄧宋喜

中鐵十一局二公司

砼強度的幾大影響因素概述

鄧宋喜

中鐵十一局二公司

1.水泥強度和水灰比、砂率是影響砼強度的首要因素

1.1 砼的受力破壞, 主要出現在水泥石與骨料的分界面上以及水泥石中, 因為這些部位往往存在孔隙和潛在微裂縫等結構缺陷, 是砼中的薄弱環節。所以, 砼的強度主要取決于水泥石的強度及其與骨料間的黏結力, 而水泥石與骨料間的黏結力主要取決于水泥強度。因此, 水泥強度是影響砼強度的首要因素, 也可以說是起決定性作用的因素。水泥強度愈高, 黏結力愈強, 砼強度就愈高, 反之砼強度就愈低。因此, 必須要使用強度符合國家標準的水泥。

1.2 在配合比設計中水灰比、用水量、砂率是三個重要的參數, 其中水灰比顯得尤為重要。水灰比就是水與水泥的比例, 對砼的強度和性質起決定性作用。強度、耐久性、抗凍性、抗滲等都與砼的密實性有直接關系, 而砼的密實性取決于砼內部含水量的大小, 如果水灰比大, 砼中的用水量就相對加大, 在水泥硬化后, 殘余的一部分水存在于砼中, 這些游離水慢慢蒸發后, 在砼內部留下了許多氣泡氣孔, 這些微小氣泡把骨料與骨料隔開, 也把水泥與骨料隔開。因此,降低了砼的強度, 增加了砼的收縮量, 砼的密實度也相對降低。水灰比過大, 還會使砼分層、離析, 使砼內部產生裂縫。因此, 配合比設計時盡量使用最小用水量。

1.3 砂率大小對砼的質量有很大影響,特別用細砂時, 對砼干縮影響較大, 表面易產生微裂縫。砂率過大時, 砼易產生泌水現象, 影響砼和易性。因此, 砼強度也將受到影響。砂率在砼配合比設計規范中并沒有嚴格規定, 它的最佳含量應與水泥和水組成的砂漿充滿石子的空隙再乘以剩余系數也稱撥開系數, 一般為1.1～1.4, 還要參考砼的坍落度、石子的種類和粒徑及砂的細度而定,在實際應用中不能隨意加減。

2.骨料狀況對砼強度的影響

2.1 骨料的級配和質量, 不但對砼的和易性有很大影響,而且對砼強度也有影響。級配良好質地堅硬的骨料, 由于其總表面積和孔隙相對較小, 不但節約了水泥, 還能增加砼的密實性和強度, 特別是在高強度砼中, 骨料對強度的影響更大。粗骨料的表面特征如表面粗糙、多棱角的碎石, 能增大骨料與水泥漿的黏結力, 在水灰比相同的條件下, 碎石砼比卵石砼強度提高10%左右。

2.2 骨料的含泥量和泥塊含量對砼強度的影響, 在相關標準中對骨料的含泥量和泥塊含量有嚴格的規定。因為它們能與水泥混雜在一起, 包裹在骨料的表面, 也影響了水泥與骨料的黏結。同時泥塊夾在水泥顆粒之間也影響了砼的凝結, 而且后期強度也偏低, 它們的危害是很大的, 不容忽視。

2.3 針、片狀顆粒也會對鹼強度造成損失。針、片狀顆粒在拌制過程中會產生較大阻力, 影響砼的均勻性, 而且, 在澆筑時又嚴重影響了砼的流動性。針、片狀顆粒也容易折斷, 增大了骨料間的孔隙, 從而難以密實, 間接地影響砼強度, 所以在施工中一定要嚴格控制針、片狀顆粒骨料含量。

2.4 骨料中有害物質對砼強度也有一定影響。骨料中的有害物質有云母、輕物質、有機物、硫酸鹽和硫化物。云母呈薄片狀,表面光滑與水泥石的黏結非常薄弱, 會降低砼的強度和耐久性。輕物質指砂中表觀密度小于歲而的物質如煤渣、草根、樹葉等, 它們的質量輕, 顆粒軟弱, 與水泥石黏結力很差, 會使砼強度降低。硫化物和硫酸鹽在水泥中發生反應, 使砼發生腐蝕以至破壞。有機物含量多, 會延遲砼的硬化, 影響砼強度增長。

2.5 堿——硅酸鹽反應, 對硅的影響是不可忽視的。硅質骨料與硅中的堿發生潛在堿一硅酸鹽反應, 使砼發生體積膨脹, 產生裂紋, 降低砼強度。堿集料反應在世界各地造成砼工程的嚴重破壞, 包括大壩、橋梁、立交橋、港口建筑、工業與民用建筑, 其后果是耗費巨額維修費用或重建費用。骨料在砼中起著重要的作用, 在使用中一定要對其品質和成分進行檢驗, 必檢項目指標達到標準要求時才能配制砼, 不經檢驗的骨料是不允許使用的。

3.拌和水對砼強度的影響

水的質量是影響砼強度的重要的因素。一般飲用水都可以拌制砼。近年來, 隨著環境的進一步惡化, 水質被嚴重污染。這種被污染的水含有一些化學成分, 對砼產生很大的危害。這些有害物質有硫化物、硫酸鹽、氯化物等, 它們不但影響砼的和易性和凝結, 而且有損于砼強度的正常發展, 降低砼的耐久性, 加快鋼筋砼的腐蝕, 導致預應力鋼筋的脆斷。同時, 污染砼表面影響觀感。因此, 對砼拌和水尤其受污染的水, 須經化驗后證明有害于水泥硬化和侵蝕性元素的含量不超標時才能使用。這些需化驗的項目有pH值、氧化物、硫酸鹽、硫化物、不溶物和可溶物。根據砼和鋼筋砼的不同品種的相應的要求, 不符合要求的水堅決禁止使用于砼工程, 否則對砼的質量將造成一定危害而影響砼的強度。

4.硬化時間和養護條件對砼強度的影響

4.1 砼的強度隨著齡期的增長而逐漸提高, 在正常使用的環境和養護條件下, 砼早期強度（3～7d）發展較快, 28d可達到砼設計強度要求值, 以后砼的發展逐漸趨于緩慢。因此, 加強砼早期的養護對砼強度的增長有很大好處。

4.2 養護條件對砼強度發展有很大的影響。砼強度的發展是在一定的溫度、濕度下, 由于水泥的逐漸水化而增長的。在4℃～40℃范圍內, 砼強度隨溫度增高而增長。水泥水化越快,強度增長越高, 反之,隨溫度的降低, 水泥的水化速度減慢,砼強度發展也就較遲緩。當溫度低于0℃時, 水泥水化基本停止, 而且因為結冰使體積膨脹、結構疏松而降低砼強度。有時, 則會導致更大的破壞。砼在硬化過程中由于水泥水化需要保持一定的濕度。如果環境干燥、濕度不夠會導致砼失水,使砼結構不密實, 產生干縮、裂縫嚴重影響砼強度。因此, 在施工過程中, 應根據原材料、配合比、澆注部位和季節等具體情況制定合理的施工技術方案, 采取有效的養護措施, 保證砼強度的正常增長。

5.施工條件和外加劑對砼強度的影響

砼工程的施工主要工序是攪拌、運輸、澆注、振搗成型,最后經養護達到完成。每一道工序都有它的技術要求, 不按規范自行其是都將給砼強度帶來不利影響。

砼的攪拌是實現配合比設計的最終目的, 滿足施工要求的和易性是砼攪拌的重要環節。攪拌就是將幾種材料拌和均勻的過程, 攪拌時間過短, 砼攪拌不均勻, 強度和和易性降低, 攪拌時間過長會使不堅硬的骨料發生破碎, 反而降低強度, 因此, 攪拌時間不宜超過規定時間的3倍。

加料的順序也影響砼強度, 常規投料方式有兩種, 有一次投料法和二次投料法兩種。二次投料法又分為水泥裹砂法、預拌水泥砂漿法和預拌水泥漿法三種。水泥裹砂法是先加入一定量的水, 將砂表面的含水量調節到某一定值, 再將石子加入與濕砂一起攪拌均勻, 然后投入全部水泥, 與濕潤后的砂、石攪和, 使水泥在砂、石表面形成低水灰比的水泥漿, 最后將剩余的水和外加劑加入, 攪拌成砼。這種工藝與一次投料法相比強度可提高20%～30%, 砼和易性也較好；預拌水泥砂漿法是將水泥、砂和水加入攪拌機內拌和均勻, 再加入石子攪拌成砼, 此法與一次性投料法相比可減水4%～5%,提高砼強度3%～8%;預拌水泥漿法是將水泥和水充分攪拌成均勻的水泥凈漿, 再加入砂、石攪拌成砼, 可改善砼內部結構, 減少離析, 節約水泥10%或提高砼強度15%。

澆注砼拌和物時, 必須充分搗實, 才能得到密實而堅硬的砼。如振搗不密實, 會出現蜂窩、麻面影響鹼強度。搗實的方法有兩種人工搗實和機械振搗。同樣的砼拌和物,機械振搗比人工搗固的質量高, 所以最好采用機械振搗。一般來說, 振搗的時間愈長,砼愈密實, 強度愈高。但對流動性較大的塑性砼, 振搗時間過長, 會使砼產生泌水、離析現象, 質量不均勻, 強度降低, 而干硬性砼振搗時間應長。

砼外加劑對砼強度的影響也是不容忽視的, 在砼外加劑性能指標中有一項重要的共性指標28d抗壓強度比, 一等品≥95%, 合格品≥85%。就此指標而言, 砼外加劑顯示了它對砼強度的負面作用。因此, 在砼外加劑實際應用中應引起注意。

以上概述了影響砼強度的幾個主要因素, 在砼工程中要嚴格掌握, 處處按標準、規范施工, 決不可忽視它的科學性和技術性, 以免造成工程質量問題。

[1]JGJ55-2000.普通混凝土設計規程

[2]GBJ82-1985.普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法

[3]GB50119-2003.混凝土外加劑應用技術規范[4]JGJ63-2006.混凝土用水標準

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.06.030