影響砼材料強度與變形因素的探討

湛江市檢測技術發展公司

摘要：本文通過對砼材料進行詳細的分析，具體闡述對砼材料的強度與變形的影響因素。

關鍵詞：砼材料；強度；變形因素

1 引言

伴隨著國家社會的不斷進步和經濟水平的不斷提高，我國的建筑行業也處于飛速發展中。當今社會，人們對居住的要求越來越高。為了滿足人們的要求，我國的建筑物應該采用可靠度高的原材料。建筑中的很多項目中主要采用的原材料就是砼材料，尤其是排架結構工程中的梁、板、柱中采用的較多，因此為了保證建筑工程的質量，我們應該嚴格把控砼材料的強度，保證結構的可靠度，進而保證工程質量。

2.工程實例

某商務大廈工程結構，地下室墻柱及頂板砼強度等級為C30。砼材料為水泥、砂、石、高效減水劑等外加劑和粉煤灰、超細礦渣、硅灰等礦物摻合料。

3 砼材料強度的影響因素

3.1原材料對砼材料強度的影響

（1）影響砼強度的主要因素是水灰比和水泥的標號：

砼中的水泥是重要的活性成分，砼強度的強弱會直接受到水泥的影響，在相同配合比的情況下，采用的水泥的標號會影響砼的強度，標號越高，強度就越高。在水泥相同的情況下時，水灰比也會影響砼的強度。通常情況下，水泥水化所需要的水只占水泥總重量的百分之二十三左右，若水泥水化時需要較多的水，那么大約應該占水泥總重量的百分之四十到百分之七十。多余的水在砼硬化之后殘留在砼中，并在其中形成的氣泡，這些氣泡或者蒸發后形成的氣孔，導致砼的抵抗荷載實際的有效斷面極大的減少，還可能造成應力在空隙的周圍不斷集中，所以，在相同的水泥標號的情況下，砼的強度以及水泥與骨料的粘結力都會隨著水灰比的減小而增強。

（2）粗骨科對砼強度的影響：

在石質的強度相等的情況下，粗骨料表面的粗糙程度影響著砼的強度，若碎石與水泥漿料的粘結力比碎石與卵石的粘結力大，當在配合比相同或者水灰比相同的情況下，那么就這兩種材料所配制的砼，碎石配置的砼要比卵石配置的砼強度高。

（3）砂對砼強度的影響：

砂率的影響是砂對砼強度的主要影響。所謂砂率就是砼中砂的質量所占的砂、石總質量的百分比。砼中的砂率稍微的變動就會導致骨料總的表面積的空隙發生較大的變化，由此可知，砂率影響著砼的拌和物的和易性。

3.2攪拌和振搗對砼材料強度的影響：

比起人工拌合，機械的攪拌可以使砼的拌和物更加的均勻，尤其表現在拌和低流動性的砼拌和物等方面，砼強度隨著攪拌時間的加長而增強，但因為施工進度和能耗等方面的因素，通常要求拌合時間在2—3分鐘之間。使用振搗器對拌合物進行搗實時，使其的流動性得到提高，進而使其可以較好的充滿模型，并使砼中的氣泡排出，減少砼的內部空隙，致使砼的密實度提升，最終使砼的強度提高；

3.3溫度和濕度砼材料強度的影響：

水泥的水化作用決定了砼的硬化程度，水泥的水化速度受到周圍環境的溫度的影響較大，水泥的水化速度會隨著溫度的升高而加快，則砼的強度增強的速度也會加快，相反，周圍的溫度降低會導致水泥水化反應速度降低，進而導致砼的強度的增長速度變得遲緩，雖然高溫可以加快砼的強度增強，但是也應該水分充足，確保水泥繼續進行水化反應。由此可知，不管是夏季施工還是冬季施工，旌工需要不斷澆水，保證砼的強度。

3.4齡期對砼材料強度的影響：

在正常的養護的情況下，齡期增加，砼的強度也會隨著提高，強度增長較快的時期最初是在7-14天之間，強度增長緩慢的時期在28天以后。例如實際工程中，有一些旌工單位把做試塊的工作落下了，然后趕緊補做，為了加快進度幾天就壓，導致強度不合格。

4 砼變形的影響因素

由于受環境和外力因素的影響，砼在施工過程中易發生變形。砼一旦發生了變形，就很可能會影響到砼的受力、應力及結構尺寸，并使砼出現開裂等現象。混凝土的變形分為兩類：第一，荷載變形，這種變形主要是由于構件在外力的作用下，自身發生變形；第二，非荷載變形，這種變形是因為外部環境因素和內部環境因素共同作用引起的變形。

4.1化學收縮

混凝土在硬化的過程中，因反應后的體積比反應前的體積小而產生的收縮變形，稱之為化學收縮變形。隨著砼硬化齡期的增長收縮量也逐步增大，與時間成正比例關系。砼成型后，在40 多天內的增長速度較快，以后趨于平穩，且不可恢復。

4.2塑性收縮

由于混凝土拌合物成型之后，容易發生顆粒下沉而導致砼表面發生泌水現象，此時砼表面水分蒸發的速度遠大于泌水的速度，導致砼發生表面收縮現象，這種變形稱為塑性收縮。

4.3碳化收縮

水泥中的物質會與空氣中的二氧化碳反應導致砼體積的減小，這種變形稱為碳化收縮變形。碳化收縮變形的最大值發生在空氣濕度為30%～50%的時候。

4.4干濕變形

砼變形中最常見的是干濕變形。周圍環境干濕度的變化是影響這種變形的主要因素。砼在施工干燥的過程中，毛細孔中的毛細水份會很快蒸發，雖然水分的蒸發不會引起砼的變形，但會使毛細孔中形成負壓，負壓會隨著空氣濕度的降低而逐漸增大，產生較大的收縮力，導致砼發生變形。毛細孔中的水分蒸發完之后，若繼續發生干燥，膠凝體顆粒中的吸附水也會發生蒸發，此時由于分子之間的相互作用力使得離子間距離縮小，導致膠凝體收縮。砼的這種收縮在重新吸水后大部分是可以恢復的，這種收縮變形對砼質量的危害較大，在受到收縮約束時，會引起混凝土的開裂，降低砼的抗凍性、抗滲透性及抗侵蝕的性能。

4.5干縮變形

在干縮變形實驗中，用的是100mm×100mm×515mm 的標準試塊，在規定的條件下，實驗所測得干縮率可達到（300～500）×10-6。由于這種實驗只能反映砼的相對干縮性性能，而實際構件尺寸遠大于實驗標準試塊的尺寸，因此實驗值會大于實際砼構件的干縮率。

下面介紹一下影響砼干縮的因素：

（1）水泥的標準、用量及品種對砼的影響。由于水泥石會引起混凝土的干縮，而水泥中的骨料又會制約這種干縮性能，因此在水灰比不變的情況下，砼的干縮率會隨水泥漿的增多而增大。通常礦渣水泥配制砼的收縮率>粉煤灰水泥的收縮率>普通水泥配制的砼的干縮率。

（2）水灰比和單位用水量的影響。水泥用量不變時，水灰比越大，砼的干縮率越大，干硬性砼的干縮率小于塑性砼的干縮率。砼單位用水量每增加1%，干縮率就會增加2%～3%左右。

（3）集料質量的影響。砼中的砂石在材料組成中占有很大的比重，在混凝土中起骨架作用，會限制砼的收縮。因此水泥漿的收縮率會大于砼的收縮率，而水泥凈漿的收縮量又比水泥砂漿大的多。砼的收縮還會隨集料彈性模量的增大而減小，故變通砼的收縮要小于輕集料砼的。集料配制吸水率大，砼的干縮率也會隨之增大；集料含泥量較多，砼的干縮性也較大；集料級配良好、粒徑較大，能減少砼中水泥漿用量時，砼干縮率會變小。

（4）砼的施工質量。施工質量會影響混凝土的密實成型，導致養護時間的延長、干縮變形的發展和砼的成型密實。但施工質量對砼最后的干縮率卻沒有顯著影響。若想要減小砼的干縮率可采用濕熱養護的方法。

（5）溫度的影響。砼有熱脹冷縮的特性。溫度對砼（特別是大體積砼及大面積砼）工程有著重大的影響，且容易產生不利影響，會造成砼形成溫度裂縫。水泥的水化會在砼的硬化初期產生大量的熱量，由于砼是熱的不良導體，其散熱功能較差，會導致大體積砼的內部溫度高于外部溫度，最高可達到50～70℃，這種高溫會使砼體積內部產生膨脹，外部會隨氣溫的降低而逐漸收縮，內外部收縮產生矛盾，在外表面產生很大的拉應力，導致裂縫的產生。根據以上所述，對于大體積的混凝土而言，可采用人工降溫、減低水泥水化熱和減少水泥用量的方法來降低大體積砼的熱量。

5 結語

綜上所述，我國建筑物的建設離不開砼材料。砼材料決定結構的可靠性，進而影響著建筑工程質量。在施工中，控制混凝土材料的強度是必不可少且最重要的一項工作。因此，為保證建筑工程質量，我們需要嚴格的控制混凝土的強度和變形。

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