談影響水利工程混凝土抗壓強度的因素

張金領(lǐng)（天津市水利工程有限公司， 天津 300000）

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談影響水利工程混凝土抗壓強度的因素

張金領(lǐng)
（天津市水利工程有限公司， 天津 300000）

【摘要】混凝土的抗壓強度是指在外力作用下，單位面積上能承受的壓力，亦即是抵抗壓力破壞的能力。混凝土的溫度、濕度在工程中的控制。根據(jù)標(biāo)準，混凝土試件應(yīng)在成型24小時拆模后進入標(biāo)準養(yǎng)護室養(yǎng)護。但由于施工現(xiàn)場各種因素限制（如車輛、人員等），試樣不能及時送入標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護，部分試件經(jīng)常會在工地養(yǎng)護一段時間。

【關(guān)鍵詞】水工混凝土 抗壓強度 水泥強度 施工條件

抗壓強度在水利工程中一般指立方體杭壓強度。水工混凝土立方體抗壓強度是指按《水工混凝土試驗規(guī)程》（SL352-2006）制作的邊長為150mm立方體試件，在溫度為20±5℃，相對濕度為95%以上的潮濕環(huán)境中（在沒有標(biāo)準養(yǎng)護室時，試件可浸泡在20±3℃的飽和石灰水中養(yǎng)護）經(jīng)28天養(yǎng)護，采用標(biāo)準試驗法測得的混凝土極限抗壓強度，并以此來確定混凝土的強度等級。影響混凝土抗壓強度的主要因素有：水泥強度、水灰比、骨料狀況、混凝土的硬化時間（齡期）、養(yǎng)護條件及施工條件等。以下對影響水工混凝土抗壓強度的主要因素進行分析。

1 水泥強度和水灰比的影響

混凝土的抗壓強度與水灰比和水泥強度之間符合以下近似關(guān)系：

式中：.0cuf---混凝土配制強度MPa；

fb---水泥28d齡期抗壓強度MPa；

W/C---水膠比

A、B回歸系數(shù)應(yīng)根據(jù)工程使用的水泥、摻合料、骨料、外加劑等，通過試驗由建立的水膠比與混凝土強度關(guān)系式確定。

水泥強度和水灰比是影響水工混凝土抗壓強度的主要因素，因為水工混凝土抗壓強度主要取決于水泥凝膠與骨料間的粘結(jié)力。在相同水灰比的條件下水泥強度越高，則混凝土抗壓強度越高；而水灰比大，用水量多，則混凝土密實度差，抗壓強度低：因為水泥水化時，需要的結(jié)合水大約為水泥用量的20-25%，為了滿足施工時的流動性，要多加40-75%的水，這些多余的游離水，在水泥硬化時逐漸蒸發(fā)，在混凝土中留下許多微小的孔洞，因此使混凝土密實度差、抗壓強度降低。

2 粗、細骨料的影響

盡管粗、細骨料強度對混凝土強度不會有大的影響，但是粗骨料如果含有大量的軟弱顆粒、針片狀顆粒，或者含泥量、泥塊含量、有機質(zhì)含量、硫化物及硫酸鹽含量等超標(biāo)，則對混凝土強度會產(chǎn)生不良影響，形成軟弱夾層或內(nèi)部缺陷；細骨料的含水率、堆積密度將會對混凝土的配合比產(chǎn)生影響，進而影響混凝土抗壓強度。

3 混凝土硬化時間（即齡期）的影響

混凝土強度隨齡期的增長而逐漸提高，在正常養(yǎng)護條件下，混凝土早期強度（3-7天）發(fā)展較快，28天可達到設(shè)計強度。此后強度發(fā)展逐漸緩慢。因此，早期養(yǎng)護一定要到位，否則會對拆模、后期強度增長等有較大影響。

4 養(yǎng)護條件的影響

（1）養(yǎng)護的溫度。水工混凝土試件的標(biāo)準養(yǎng)護溫度為20±5℃。在沒有標(biāo)準養(yǎng)護室時，試件可在20±3℃的飽和石灰水中養(yǎng)護，養(yǎng)護溫度對水泥的水化速度有著顯著的影響。

（2）養(yǎng)護的濕度。水工混凝土試件的標(biāo)準養(yǎng)護濕度為95%以上，濕度對水泥的水化能否正常進行有著顯著影響，濕度適當(dāng)時，水泥水化進行順利，混凝土的強度能夠充分發(fā)展。

5 外加劑和摻合料的影響

在混凝土中摻入外加劑，可使混凝土獲得早強和高強性能。混凝土摻入早強劑，可顯著提高早期強度；摻入減水劑，可大幅度減少拌合用水量，在較低的水灰比下，混凝土能有較好的成型密實，獲得較高的28d強度。

在混凝土中加入摻合料，可提高水泥石的密實度，改善水泥石與集料的界面粘結(jié)強度，提高混凝土的長期強度。因此，在混凝土中摻入高效減水劑和摻合料是制備高強和高性能混凝土必須的技術(shù)措施。

6 施工的影響

混凝土入模后，通過適當(dāng)?shù)恼駬v，在振搗力的作用下，排出混凝土內(nèi)的水泡、氣泡，使混凝土組成材料分布均勻密實，在模內(nèi)充填良好、構(gòu)件棱角完整、內(nèi)實外光；如果混凝土在振搗過程中沒有振搗密實，混凝土中存在較多氣泡或存在缺陷，混凝土強度會下降，特別是抗?jié)B混凝土容易造成滲水。

7 試驗條件的影響

（1）試件的尺寸和形狀。混凝土試件的外觀及尺寸對試驗結(jié)果的影響較大。試件如有嚴重缺陷應(yīng)廢棄。在檢測前，試件尺寸量測應(yīng)準確至1mm，據(jù)此計算試件的抗壓面積。形狀相同的試件，試件的尺寸越小，試驗測得的強度越高。

混凝土強度與試件尺寸有關(guān)的現(xiàn)象稱為尺寸效應(yīng)。混凝土的尺寸大時，內(nèi)部缺陷出現(xiàn)的機率大，易引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致強度降低。

（2）當(dāng)試件受壓面上有水時，試件出現(xiàn)直裂破壞，測得的強度比較低。試件的承壓面必須平整且與試件的軸線垂直。一般試件承壓面的不平整度誤差不應(yīng)超過邊長的0.05%。如果承壓面不平整，則容易形成局部受壓，引起應(yīng)力集中，導(dǎo)致試驗結(jié)果偏低。

（3）加荷速度。加荷速率越快，測得的強度越高，當(dāng)加荷速度超過1MPa/ s時，這種趨勢較為明顯。因此，規(guī)定加荷速率為每秒0.3～0.5MPa/s，且要連續(xù)均勻加荷。

（4）試驗結(jié)果的評定。以3個試件測得的平均值作為該組試件的抗壓強度試驗結(jié)果，單個測值與平均值允許差值的±15%，超過時應(yīng)將該測值剔除，取余下兩個試件值的平均值作為試驗結(jié)果。如一組中可用的測值少于2個時，該組試驗的試驗結(jié)果無效。

8 結(jié)語

混凝土的溫度、濕度在工程中的控制。根據(jù)標(biāo)準，混凝土試件應(yīng)在成型24小時拆模后進入標(biāo)準養(yǎng)護室養(yǎng)護。但由于施工現(xiàn)場各種因素限制（如車輛、人員等），試樣不能及時送入標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護，部分試件經(jīng)常會在工地養(yǎng)護一段時間。近年來，各類大中型工程都要求現(xiàn)場試驗室或現(xiàn)場標(biāo)養(yǎng)室，這在很大程度上促進了混凝土的標(biāo)準養(yǎng)護。即便小型工程在沒有標(biāo)準養(yǎng)護室的，試件也可以在20±3℃的飽和石灰水中養(yǎng)護。因此，混凝土的養(yǎng)護溫度、濕度在實際工程中是比較容易控制的。這需要技術(shù)人員在日常工作中做好養(yǎng)護記錄（養(yǎng)護溫度、濕度）。一般情況下混凝土試樣的齡期是28d。

標(biāo)準150mm×150mm×150mm的試件，成型后尺寸測量準確至1mm，誤差范圍控制在±1mm；試件承壓面的不平整度誤差不得超過邊長的0.05%，承壓面與相鄰面的不垂直度不應(yīng)超過±1°。