浅谈影响普通混凝土强度的因素

摘要： 混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与骨料的粘结强度。而粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料的性质有密切关系，此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。同时包括所使用的外加剂性质及用量，是影响混凝土强度的主要因素。

关键词：混凝土强度 水灰比 有效水灰比 集灰比 空隙率

中图分类号：TV331文献标识码： A

混凝土是一种由水泥、砂、石 骨 料、水 及 其 它 外 加 材 料 按 一 定 比 例 均 匀 拌 和 ，经一定时间硬化而形成的人造石材。硬化后的混凝土在未受到外力作用之前，由于水泥水化造成的化学收缩和物理收缩引起砂浆体积的变化，在粗骨料与砂浆界面上产生了分布极不均匀的拉应力，从而导致界面上形成了许多微细的裂缝。另外，还因为混凝土成型后的泌水作用，某些上升的水分为粗骨料颗粒所阻止，因而聚集于粗骨料的下缘，混凝土硬化后就成为界面裂缝。当混凝土受力时，这些预存的界面裂缝会逐渐扩大、延长并汇合连通起来，形成可见的裂缝，致使混凝土结构丧失连续性而遭到完全破坏。强度试验也证实，正常配比的混凝土破坏主要是骨料与水泥石的粘结界面发生破坏。所以，混凝土的强度主要取决于水泥石强度及其与骨料的粘结强度。而粘结强度又与水泥强度等级、水灰比及骨料的性质有密切关系，此外混凝土的强度还受施工质量、养护条件及龄期的影响。同时包括所使用的外加剂性质及用量，是影响混凝土强度的主要因素。

一、影响混凝土强度的主要因素

（一）水泥和水灰比的影响

普通混凝土的强度主要取决于水泥的质量，水泥强度等级和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素。也是决定性因素。实验证明混凝土的强度与水泥强度成正比，而水泥的质量又取决于所采用的水泥的标号和水灰比。

水泥混凝土中的活性组份，在按一定配比和水拌合后，可作为水硬性胶凝材料将颗粒状集料胶结成具有一定强度的人造材。再配合比相同的情况下，所使用的水泥标号越高，水泥的强度及其与集料之间的粘结力也越大，制成混凝土强度也越高。

水灰比-空隙率关系无疑是重要的因素，因为它影响着水泥浆基体以及基体与粗集料间的过度区的空隙率，进而对混凝土的强度产生极大的影响。

水灰比对混凝土强度的影响主要表现在水泥的空隙率上,混凝土的强度主要取决于水灰比，这一规律常被称为水灰比定则。水灰比越小，水泥的强度及其与集料的粘结强度越大，混凝土的强度越高。但水灰比过小，拌合物过于干稠，使工作性降低。当工作性降低到某种方法（如人工捣实）不能有效密实时，水灰比的继续降低会是混凝土结构的不均匀性增大，不能保证混凝土的质量。

（二）集料和集灰比的影响

骨料级配良好、砂率适当时，由于组成了坚强密实的骨架，有利于混凝土强度的提高。如果混凝土骨料中有害杂质较多，品质低，级配不好时，会降低混凝土的强度。由于碎石表面粗糙有棱角，提高了骨料与水泥砂浆之间的机械啮合力和粘结力，所以在原材料、坍落度相同的条件下，用碎石拌制的混凝土比用卵石拌制的混凝土的强度要高。骨料的强度影响混凝土的强度。一般骨料强度越高，所配制的混凝土强度越高，混凝土裂缝形成时的应力大多取决于粗集料的性质，光滑的卵石制成的混凝土的开裂应力较粗糙有棱角的碎石混凝土为低，这可能是由于表面性质对机械，合作用产生影响的缘故；粗集料的形状对机械，合也有一定影响。集料品种对混凝土强度的影响，又与水灰比有关。随着水灰比的增大，集料的影响减小。

集灰比对混凝土强度的影响，一般认为是一个次要因素。但对于强度约大于C30的混凝土，集灰比的影响却明显表现出来，在相同水灰比情况下，混凝土的强度随着集灰比的增大而提高的趋势，这可能与集料数量增大，吸水量也增大，以至有效水灰比降低有关，也可能与混凝土内空隙减小有关，或者与集料对混凝土强度所起的作用有关得以更好的发挥有关。

（三）外加剂与矿物掺和材

化学外加剂对混凝土的强度影响主要通过以下几种方式进行1、降低水灰比，如减水剂；2、使混凝土空隙率增加，结果导致强度降低，如加气剂、泡沫剂等；3、调节水泥硬化时间，影响混凝土获得强度的速率，但对最终强度无明显影响，如缓凝剂、促凝剂等。对于一种化学外加剂来说，他对混凝土的影响是多方面的，因此在混凝土配合比设计及外加剂实用过程中应加以综合考虑。

二、影响强度的 其它因素

为了使混凝土能达到预定的强度，还必须在施工中搅拌均匀、捣固密实，养护良好并使之达到规定的龄期。

（一）施工条件的影响

施工条件是确保混凝土结构均匀密实、硬化正常、达到设计要求强度的基本条件。在施工过程中必须把拌合物搅拌均匀，浇注后必须捣固密实，且经良好的养护才能使混凝土硬化后达到预定的强度。

采用机械搅拌比人工搅拌的拌合物更均匀，同时采用机械捣固的混凝土更密实，因此机械捣固可适用于更低水灰比的拌合物；能获得更高的强度。

改进施工工艺性能也能提高混凝土强度，如采用分次投料搅拌工艺、高速搅拌机搅拌、高频或多频振捣器振捣、二次振捣工艺都会有效的提高混凝土的强度。

（二）养护条件的影响

所谓混凝土养护,就是使混凝土在一定的温度、湿度条件下,保证凝结硬化的正常进行。有自然养护,湿热养护,干湿热养护,电热养护和红外线养护等,养护经历的时间称为养护周期

一般的规律是养护温度高,水泥水化速度快,混凝土早期强度增长的快。这对加速施工进度、提高经济效益是十分有利的。还应注意,即早期养护温度超过某一个值时，养护温度越高,混凝土的后期强度衰退越多。养护温度高,混凝土早期( 1～3天)强度高,但养护温度在4～23℃之间的后期混凝土强度都较养护温度在32～49℃之间的高。如果是高温( 50～90℃)蒸汽养护,混凝土强度还因膨胀而降低混凝士热胀作用主要是在升温中产生,因此混凝土应有一个较长的预养时间,使得混凝土在常温下获得一定的结构强度,并适当的将升温速度减慢,以尽可能减少热胀的破坏作用当然,在负温度下养护混凝土,由于水已结冰,水泥水化也就停止了,如不采取升温措施,混凝土不但获不到强度,还会使混凝土冻结,转后是很低的,甚至酥松崩溃。混凝土浇捣成型后立即受冻,其强度损失为50%以上,如果转正温养护后,又未使混凝土保持一定的湿度,情况更加严重混凝土将变为酥松体,直至崩溃。所以在冬季施工,禁止混凝土立即受冻,必须在获得规定强度后,才允许受冻,同时转正温后,应加强浇水养护。对混凝土自身的质量而言,其养护温度在15-25℃最好。

（三）实验条件对混凝土强度测定值的影响

1、试件尺寸 实践证明试件的尺寸越小，测得的强度越高，原因是大试件内部缺陷存在的概率增大及环箍效应的作用的减小所引起的。

2、试件形状 对棱柱体来说，由于消除了环箍效应的影响，其抗压强度比立方体略低。

3、表面状态 当混凝土试件受压面上有油脂类物质存在时，由于压板与试件间摩擦力减小使环箍效应影响减小，试件将因垂直裂纹，测得的强度值较低。

4、含水程度 由于潮湿情况对混凝土的影响，气干试件比饱和状态下的相应试件要高20-25%，可能由于水的软化作用及水泥浆体中存在拆开力引起的。

5、加荷速度 由于破坏是试件变形达到一定程度时才发生的，当实验加荷速度较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，因此破坏时的强度值偏高。

对混凝土影响因素的分析，对提高现场混凝土施工工艺时很有必要的，混凝土强度的高低，直接影响到建筑物结构安全，情况严重的将造成建筑物倒塌，严重危害到人们的生命安全。因此，在施工中对混凝上的强度应有足够的重视。