淺談水泥混凝土強度要素

王欣榮

河北省泊頭市住房和城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)局（062150）

淺談水泥混凝土強度要素

王欣榮

河北省泊頭市住房和城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)局（062150）

文章從水灰比、水泥、集料、集灰比、養(yǎng)護等幾個方面簡要闡述了影響水泥混凝土強度的因素，為建筑施工及試驗分析提供一些思路。

水泥混凝土；強度；影響

一般來說，混凝土的強度愈高，其剛性、不透水性、抵抗風(fēng)化和某些侵蝕介質(zhì)的能力也愈高；而強度愈高，往往其干縮也較大，同時較脆、易裂。因此，我們通常用強度來評定和控制混凝土的質(zhì)量以及評價各種因素影響程度的指標(biāo)。

1 水泥混凝土強度主要取決于水灰比、毛細(xì)管孔隙率或膠空比

毛細(xì)孔隙率Pc=W/C–0.36α

膠空比 x=0.68α/（0.32α+W/C）

其中:W/C—水灰比α—水化程度Duff Abrams的混凝土強度水灰比定則指出:“對于一定材料，強度取決于一個因素，即水灰比。”由此看來，水灰比—孔隙率關(guān)系無疑是最重要的因素，它影響著水泥漿基體和粗骨料間過渡區(qū)的孔隙率。水泥石在水化過程中的孔隙率取決于水灰比，水灰比和混凝土的振搗密實程度對混凝土體積都有影響。當(dāng)混凝土混合料能被充分搗實時，混凝土的強度隨水灰比的降低而提高。然而，形成水化物需要一個最小的水量。

（W/C）min=0.42α 即完成水化（α=1.0）的 W/C不應(yīng)低于0.42.顯然在低W/C時預(yù)期殘留的未水化水泥能夠在漿體內(nèi)繼續(xù)長期存在，亦即W/C低于0.42，漿體將自我干燥。為避免這種現(xiàn)象，有效的最低W/C比要高于0.42.實際上，我們可以通過規(guī)定合適的W/C來保證充分密實的混凝土在規(guī)定齡期的強度，以保證混凝土的性能。

2 水泥對混凝土的影響取決于水泥的化學(xué)成分及細(xì)度

水泥強度主要來自于早期強度（C3S）及后期強度（C2S），而且這些影響貫穿于混凝土中。用C3S含量較高的水泥制作混凝土，其早期強度增長較快，但在后期可能以較低的強度告終。然而，通過改變成分、養(yǎng)護條件或者利用外加劑使其較緩慢地水化，可使水泥產(chǎn)生較高的最終強度。

水泥細(xì)度對混凝土強度的影響也很大。隨著細(xì)度增加，水化速率增大，強度增長率加快。然而，應(yīng)避免細(xì)磨粉的含量，因為當(dāng)顆粒很細(xì)時，間隙水可引起一些高W/C區(qū)域。水泥質(zhì)量的波動對混凝土強度的影響也應(yīng)引起注意。水泥廠生產(chǎn)的同一品種同一標(biāo)號的水泥，不可避免地會在質(zhì)量上有波動。水泥質(zhì)量的波動，毫無疑問的會在混凝土強度上反映出來。采用具有相同平均強度而離散系數(shù)小的水泥，可以降低混凝土的水泥用量。水泥質(zhì)量波動大多是由于水泥細(xì)度和C3S含量的差異引起的，而這些因素在早期的影響最大，隨著時間的延長，其影響就不再是最重要的了。即水泥質(zhì)量波動引起的混凝土強度的標(biāo)準(zhǔn)離差，不隨齡期而增大，但混凝土強度的離散系數(shù)卻隨齡期的增大而減小。因此，水泥質(zhì)量波動對混凝土早期強度影響大。

3 集料最重要的參數(shù)是集料的形狀、結(jié)構(gòu)、最大尺寸及級配

集料本身的強度不太重要，因為集料強度一般都高于混凝土的設(shè)計抗壓強度，在承載時混凝土中集料所能承受的應(yīng)力大大超過混凝土的抗壓強度。

骨料顆粒強度比混凝土基體和過渡區(qū)的強度要大。大多數(shù)天然骨料，其強度幾乎不被利用，因為破壞通常發(fā)生在其它兩項（水泥漿基體及過渡區(qū)）。一般而言，強度和彈性模量高的集料可以制得質(zhì)量好的混凝土。但過強、過硬的集料不但沒有必要，相反，還可能在混凝土因溫度或濕度等原因發(fā)生體積變化時，使水泥石受到較大的應(yīng)力而開裂。

骨料顆粒的粒形、粒徑、表面結(jié)構(gòu)和礦物成分，往往影響混凝土過渡區(qū)的特性，從而影響混凝土的強度。

級配良好的粗骨料改變其最大粒徑對混凝土強度有著兩種不同的影響。水泥用量和稠度一樣時，含較大骨料粒徑混凝土拌和物比含較小粒徑的強度小，其集料的表面積小，所需拌和水較少，較大骨料趨于形成微裂縫的弱過渡區(qū)，其最終影響隨混凝土水灰比和所加應(yīng)力而不同。在低水灰比時，降低過渡區(qū)孔隙率同樣對混凝土強度一開始就起重要作用。在一定拌和物中，水灰比一定時，抗拉強度與抗壓強度之比將隨粗骨料粒徑的降低而增加。試驗表明，增加骨料粒徑對高強度混凝土起反作用，低強度混凝土在一定水灰比時，骨料粒徑似乎無較大的影響。

4 對于強度大于35 MPa的混凝土，集灰比的影響較為明顯

在相同水灰比時，混凝土強度隨著集灰比的增大而提高。這是因為：集料數(shù)量增大，吸水量也增大，使得有效水灰比降低；混凝土內(nèi)孔隙總體積減小；集料對混凝土強度所起的作用得以更好地發(fā)揮。

5 為了獲得質(zhì)量良好的混凝土，混凝土成型后在適宜的環(huán)境中進行養(yǎng)護

養(yǎng)護是為了保證水泥水化過程的正常進行，包括控制環(huán)境的溫度和濕度。

水泥水化只能在有水填充的毛細(xì)管內(nèi)發(fā)生，因此,必須創(chuàng)造條件防止水分從毛細(xì)管中蒸發(fā)失去。而且，在水泥水化過程中產(chǎn)生的水泥凝膠具有很大的比表面積，大量自由水變?yōu)楸砻嫖剿＿@時，如果不讓水分進入水泥石，供水化反應(yīng)的水就會越來越少，在水灰比小于0.5的情況下會出現(xiàn)自干現(xiàn)象，使水泥水化不能繼續(xù)進行。因此，在養(yǎng)護期內(nèi)必須保持混凝土的飽水狀態(tài),或者接近于這個狀態(tài)，因為只有在飽水狀態(tài)下,水泥才具有最大的水化速度。