淺談?dòng)绊懡ㄖ炷翉?qiáng)度的常見(jiàn)因素

李豪舉　蒲建鑫

摘 要：文章系統(tǒng)分析了影響混凝土強(qiáng)度特性的各個(gè)因素，簡(jiǎn)明扼要的分析了混凝土原材料、配合比設(shè)計(jì)系數(shù)、外加劑等方面因素等對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，并對(duì)其原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要探討。

關(guān)鍵詞：混凝土；強(qiáng)度；配合比；外加劑

混凝土是一種由硬化水泥石和粗細(xì)集料構(gòu)成的多相復(fù)合材料。以其價(jià)格低廉、耐久性好、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑行業(yè)。但是由于混凝土是脆性材料，抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，在結(jié)構(gòu)物中它主要是用于承受壓力，且現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范主要是以抗壓強(qiáng)度為基礎(chǔ)，因而在工程實(shí)踐中抗壓強(qiáng)度非常重要。同時(shí)，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)容易、成本低，所以使得混凝土的抗壓強(qiáng)度成為最受關(guān)心的性質(zhì)之一。由于混凝土的抗壓強(qiáng)度受到多種因素影響，可能微小材料或環(huán)境的變化均會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，因此有必要對(duì)影響混凝土強(qiáng)度特性的因素進(jìn)行探討。本文簡(jiǎn)要的從原材料、配合比設(shè)計(jì)參數(shù)、成型工藝、養(yǎng)護(hù)條件以及外加劑等因素對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響進(jìn)行了研究。

1 原材料的影響

1.1 水泥的影響

水泥對(duì)混凝土的影響取決于水泥的礦物成分及細(xì)度。水泥強(qiáng)度主要來(lái)自于C3S和C3A的早期強(qiáng)度及C2S的后期強(qiáng)度。用C3S含量較高的水泥來(lái)制作混凝土，其早期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢。水泥細(xì)度對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響也很大，隨著細(xì)度增加，水化速率增大，就導(dǎo)致較高的早期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，而混凝土的后期強(qiáng)度幾乎沒(méi)有增長(zhǎng)，甚至出現(xiàn)強(qiáng)度倒縮現(xiàn)象。同時(shí)，在相同的條件下通過(guò)改變水泥的粒型和級(jí)配，也可以提高混凝土的強(qiáng)度。有資料顯示使用球狀水泥配制的混凝土與普通水泥混凝土相比56d齡期時(shí)強(qiáng)度約提高10%～50%。

1.2 摻合料的影響

摻合料已經(jīng)成為高性能混凝土的不可缺少的組分。大量的研究資料和實(shí)踐表明，礦物摻合料的種類(lèi)、品質(zhì)和取代數(shù)量對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度有著顯著的影響，而復(fù)合摻加兩種或兩種以上的礦物摻合料可以出現(xiàn)超疊加效應(yīng)，對(duì)混凝土的早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度均有較大貢獻(xiàn)。例如粉煤灰對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響因素就是多方面的：從粉煤灰自身的性質(zhì)來(lái)看，包括粉煤灰的化學(xué)組成、細(xì)度、粒徑分布、燒失量、在水泥基材中的摻量、需水量比、對(duì)水泥的適應(yīng)性等；外在因素有水泥品種、外加劑、水膠比、養(yǎng)護(hù)條件等。例如蔣永惠等人發(fā)現(xiàn)粉煤灰中10～20μm顆粒對(duì)水泥強(qiáng)度的貢獻(xiàn)最大，是影響水泥強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。劉數(shù)華等對(duì)比了高鈣和低鈣粉煤灰對(duì)混凝土強(qiáng)度影響，發(fā)現(xiàn)高鈣灰混凝土具有較高的初期強(qiáng)度，而低鈣灰具有更高的后期強(qiáng)度。

1.3 集料的影響

集料的影響又包括細(xì)集料和粗集料的影響。

1.3.1 細(xì)集料的影響。天然細(xì)集料的影響：對(duì)于中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土，尤其是膠凝材料偏少的混凝土，需保證細(xì)集料中細(xì)小顆粒的數(shù)量，以保證混凝土整體顆粒的堆積效果，進(jìn)而保證混凝土的強(qiáng)度。高強(qiáng)混凝土要用中粗砂，尤其是當(dāng)石子級(jí)配很差時(shí)，砂子以偏粗為好。

機(jī)制細(xì)集料的影響：機(jī)制砂多棱角、表面粗糙、含有大量石粉，且多數(shù)機(jī)制砂級(jí)配不良。但在相同條件下，機(jī)制砂配制出的混凝土強(qiáng)度略高于河砂混凝土的抗壓強(qiáng)度。

1.3.2 粗集料的影響。粗骨料的粒徑影響：在低強(qiáng)度等級(jí)或膠凝材料用量較少的混凝土中，集料的粒徑越大，對(duì)水泥漿的需求量越小。對(duì)于給定的工作性和水泥用量，可以降低用水量，因此填充料粒徑越大，混凝土的強(qiáng)度越高。但對(duì)于高強(qiáng)度等級(jí)混凝土情況則不同，配制高強(qiáng)混凝土必須選擇粒徑較小的集料，主要是由于在高強(qiáng)混凝土中：（1）顆粒小的骨料存在缺陷的幾率小，相對(duì)比較致密，因?yàn)槠扑闀r(shí)消除了控制強(qiáng)度的最大裂縫故強(qiáng)度比大顆粒的高；（2）小顆粒的骨料可降低骨料與水泥石界面的應(yīng)力差；（3）水泥漿與單個(gè)石子界面的過(guò)渡層周長(zhǎng)和厚度都小，難以形成較大的缺陷；（4）小顆粒的骨料增加了與水泥漿的粘結(jié)面積，使粘結(jié)強(qiáng)度提高；（5）在混凝土拌合物中，顆粒大的骨料下沉速度快，造成的混凝土內(nèi)部分布不均勻，影響混凝土的強(qiáng)度。

集料強(qiáng)度的影響。無(wú)論是高強(qiáng)、中強(qiáng)還是低強(qiáng)基體混凝土，當(dāng)集料強(qiáng)度低于基體強(qiáng)度時(shí)，粗集料對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度負(fù)作用；當(dāng)集料強(qiáng)度高于基體強(qiáng)度時(shí)，粗集料有利混凝土抗壓強(qiáng)度的提高。但也并非集料強(qiáng)度越高越好，集料與基體兩相之間存在強(qiáng)度和剛度相互匹配的關(guān)系。只有集料與基體在強(qiáng)度和彈性模量方面相互協(xié)調(diào)時(shí)，才能更好地發(fā)揮集料和基體的作用。

2 外加劑的影響

2.1 減水劑的影響

混凝土的抗壓強(qiáng)度與水泥石本身的孔隙率密切相關(guān)，而孔隙率的大小與水灰比及水泥的水化程度有關(guān)。當(dāng)加入減水劑后，因其減水作用可明顯降低水灰比，提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。減水劑的分散作用可以強(qiáng)化水泥的水化程度，同時(shí)，水泥漿中摻入適量減水劑，能使水泥漿早期水化產(chǎn)物生長(zhǎng)有所延緩，這種延緩作用將促使其水化產(chǎn)物生長(zhǎng)得更加充分、完整，從而使硬化水泥石的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密。

2.2 引氣劑的影響

引氣劑增加了混凝土中的氣泡，減小了水泥漿體的有效面積消弱了水泥石與集料間的粘結(jié)強(qiáng)度造成了混凝土抗壓強(qiáng)度的降低。

2.3 膨脹劑的影響

膨脹劑本身具有一定活性，可視為膠凝材料的一部分，混凝土早期強(qiáng)度隨膨脹劑的摻量增加而降低，但不成正比關(guān)系。后期強(qiáng)度可以達(dá)到甚至超過(guò)基準(zhǔn)混凝土的強(qiáng)度，但摻量不能過(guò)大。如果摻量過(guò)大，會(huì)使混凝土強(qiáng)度明顯下降。

2.4 調(diào)凝劑的影響

常用的調(diào)凝劑主要有緩凝劑、早強(qiáng)劑和速凝劑，該類(lèi)外加劑的應(yīng)用主要是調(diào)節(jié)混凝土的凝結(jié)時(shí)間或改變混凝土強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律。混凝土緩凝劑或緩凝性減水劑對(duì)混凝土的早強(qiáng)強(qiáng)度發(fā)展不利，但摻加緩凝劑后混凝土的后期強(qiáng)度均較空白混凝土強(qiáng)度略有提高。混凝土早強(qiáng)劑一般可以增加C3S組分水化速率和強(qiáng)度發(fā)展速率，對(duì)提高混凝土構(gòu)件早期強(qiáng)度有利，但后期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，對(duì)混凝土后期強(qiáng)度影響不大或略有降低。混凝土的速凝劑主要應(yīng)用于噴射混凝土，可以使混凝土迅速終凝，形成強(qiáng)度，但對(duì)混凝土后期強(qiáng)度影響較大，使混凝土強(qiáng)度有較大損失

3 結(jié)語(yǔ)

混凝土的強(qiáng)度是衡量混凝土質(zhì)量的重要參數(shù)之一。混凝土的強(qiáng)度受到原材料、成型工藝、養(yǎng)護(hù)條件等方面的影響。因此，當(dāng)進(jìn)行科研實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡力蔽掉混凝土負(fù)面影響因素，確保科研試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性，降低混凝土試驗(yàn)的誤差；當(dāng)進(jìn)行混凝土工程建設(shè)時(shí)，必須針對(duì)實(shí)際情況，避免影響混凝土質(zhì)量的負(fù)面因素的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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