混凝土原材料对其强度的影响

摘要：混凝土是由各原材料拌合而成的，在配制混凝土的过程中，应当重视原材料的影响。粗集料的形貌、级配、材质，细集料的细度、含泥量，水泥细度，掺合料材质、掺量，外加剂种类、拌合用水量等均对混凝土强度产生影响，故在配制混凝土的过程中应根据实际情况选择合适的原材料。鉴于此，本文主要对混凝土原材料对其强度的影响进行了相应叙述，仅供参考。

关键词：集料；水泥；掺合料；拌合用水

中图分类号： TQ172 文献标识码： A

一、水泥对混凝土强度的影响

巴基斯坦KKH项目混凝土使用的水泥主要为Askari和Fauji两个品牌的32．5普通硅酸盐水泥和Pak品牌的42．5普通硅酸盐水泥。Askari和Fauji水泥主要用来施工C30以下的各类混凝土和水泥砂浆。Pak水泥主要用来施工C40、C50等混凝土。

水泥细度对水泥品质的影响:细度是指水泥颗粒总体的粗细程度。国家规范对水泥细度提出的要求是通过80μm方孔筛筛余不得超过10%。下面通过对比Askari和Fauji的细度试验讨论水泥胶砂强度与细度的关系。试验结果如下:经过负压筛法试验检测Askari水泥细度均值3．4%，水泥胶砂抗折强度3天4．0Mpa，28天7．5Mpa。抗压强度3天22．3Mpa，28天46．5Mpa。

经过负压筛法试验检测fauji水泥细度均值3．0%，水泥胶砂抗折强度3天4．6Mpa，28天7．7Mpa。抗压强度3天25．3Mpa，28天48．5Mpa。

结论:Askari水泥比Fauji水泥更细，强度更高，因为水泥颗粒越细，与水发生反应的表面积越大，因而水化反应速度较快，而且较完全，早期强度也越高。但必须注意，水泥细度过细，比表面积过大，小于3微米的颗粒太多，水泥的需水量就偏大，将使硬化水泥浆体因水分过多引起孔隙率增加而降低强度。同时，水泥细度过细，亦将影响水泥的其它性能，如储存期水泥活性下降较快，水泥的需水性较大，水泥制品的收缩增大，抗冻性降低等。另外，水泥过细将显著影响水泥磨的性能发挥，使产量降低，电耗增高。所以，生产中必须合理控制水泥细度，使水泥具有合理的颗粒级配。水泥强度在混凝土强度中起决定性因素，同等条件下混凝土强度随着水泥强度的提高而提高。

二、粗骨料对混凝土强度的影响

粒径在5mm以上的岩石颗粒称为粗骨料。现分析如下:

1、最大粒径

石子的粒径越大，其比表面积相应减小，因此所需的水泥浆量相应减少，在一定的和易性和水泥用量的条件下，则能减少用水量而提高混凝土强度，从这个意义上说，石子的粒径应尽量选用大一些的。但并不是粒径越大越好，一是粒径越大，颗粒内部缺陷存在的机率越大;二是粒径越大，颗粒在混凝土拌合中下沉速度越快，造成混凝土内颗粒分布不均匀，进而使硬化后的混凝土强度降低，特别是流动性较大的泵送混凝土更加明显。在普通混凝土中，碎石的最大粒径是根据构件的截面尺寸和钢筋间距来确定，粒径的大小对强度影响不大。但也不是说粒径越小越好，粒径太小，使得石子的比表面积增加，空隙率增大，势必要增加水泥用量，提高成本，否则会影响混凝土的强度。同时，粒径越小加工时粘附在石子表面上的粉尘越多，给施工冲洗带来困难，一旦冲洗不干净，则会大大削弱骨料界面的粘结力，进而降低混凝土的强度。

2、颗粒级配

级配对混凝土的和易性、经济性有很大影响，直接影响到混凝土的强度、抗渗、耐久性。较好的骨料级配应当是:空隙率小，以减少水泥用量并保证密实度;总表面积小，以减少湿润骨料表面的需水量;有少量的细颗粒以满足和易性的要求。石子的级配有两种:即连续级配和间断级配。关于级配对混凝土的影响，我们做了实验，分别为连续级配和非连续级配。从试验得出结论，连续级配和间断级配均对混凝土的性能有较大的影响。颗粒级配越好，空隙率越小。混凝土强度会随之提高。

3、表面特征和颗粒形状

一般情况下，卵石表面光滑，少棱角，空隙与表面积较小，拌制混凝土时用水泥量较少，和易性较好，但与水泥浆的粘结力较差;碎石颗粒粗糙有棱角，空隙率和总表面积大，与卵石混凝土比较，碎石混凝土所需水泥浆较多，但与水泥浆的粘结力较强．所以在同样条件下，碎石混凝土强度高，故配制高强混凝土宜用碎石．碎石的颗粒形状以接近球形或立方体形为优，以针状、片状颗粒为差。

4、强度

KKH项目采用的粗骨料是由天然卵石破碎生产，有很高的强度，即使是经强烈风化的低强度花岗岩，其岩石抗压强度也可达80～100MPa，因此在普通混凝土中，碎石的强度对混凝土强度的影响不大，但对高强混凝土则大不相同。高强混凝土的水胶比较小，水泥砂浆构成的水泥强度较高，所以要求碎石的强度也要相应提高。在工程中，一般衡量粗骨料强度大都采用压碎指标。混凝土强度等级为C60级以上时应进行岩石抗压强度检验，其他情况下如有怀疑或认为有必要时也可进行岩石的抗压强度检验。

综上所述，碎石的最大粒径对普通混凝土的性能影响不大，对高性能混凝土有显著影响，我国现行规范规定为不超过31．5mm，通常取20～25mm。颗粒级配对混凝土的性能有很大影响，粗骨料级配后的空隙率应不大于44%。表面特征以表面粗糙为好，颗粒形状以接近多面体为优。

5、细集料对混凝土强度的影响

针对巴基斯坦KKH项目实际情况，混凝土施工所用细集料主要为干净的河砂其级配和含泥量是影响混凝土强度的主要因素:(1)砂的级配。混凝土工程建议选用细度模数2．3－3．0的中砂，中砂相对于细砂能够减少混凝土同等塌落度的用水量，从而减少水灰比，增加混凝土强度。对比试验如下:①用细砂(细度模数0．993)试配塌落度为15cm的C30混凝土:水灰比:0．48，28天强度均值为29Mpa。②用中砂(细度模数2．518)试配C30混凝土:水灰比:0．43，28天强度均值为34Mpa。得出结论:为达到同等坍落度，中砂比细砂需水量小，水灰比小，强度大。(2)砂的含泥量:配制C30及C30以上混凝土要求含泥量小于等于3%。配制C30以下混凝土要求含泥量小于等于5%。(3)砂率:砂率越小，混凝土的抗压强度越高，但流动性较差。反之混凝土的抗压强度越低，但流动性好。

三、矿物掺合料对混凝土强度的影响

对比了几种活性矿物掺合料对混凝土强度的影响，结果发现：用粉煤灰、粉煤灰及硅灰、磨细矿渣等量替代部分水泥的情况下，混凝土7d龄期时抗压及弯拉强度均下降，但28d龄期后粉煤灰、粉煤灰及硅灰两种掺合料的混凝土抗压及弯拉强度依然下降，磨细矿渣掺合料混凝土抗压及弯拉强度比纯水泥混凝土强

度高。

在水胶比分别为0.60、0.50、0.28三种情况下，研究了矿渣粉和粉煤灰单掺及复掺对混凝土强度及抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：无论水胶比大小，Ⅱ级粉煤灰均不能等量取代P・O42.5R级水泥，应超量取代，且水胶比越大，超量系数越大；在研究的掺量范围内，S95矿渣粉可等量取代P・042.5R级水泥,，且会增加混凝土强度。粉煤灰对混凝土各种强度的增长主要表现在后期，具有很好的“强度潜力”；而硅粉由于活性高，其对混凝土强度增长的贡献主要在前期，后期相对较缓慢，但对于需要配制抗折强度高、抗冲击耐磨性好的混凝土，硅

粉作为矿物外加剂则是首选。由此可见，对于对早期强度要求较高的混凝土，不能用粉煤灰等量取代部分水泥，可以超量取代；在一定程度上，S95矿渣粉可等量取代部分水泥，还能增加混凝土强度。

结束语

混凝土强度影响因素众多，本文根据理论分析和巴基斯坦KKH项目施工实践经验，，并结合试验数据较为全面的分析了原材料因素对混凝土强度的影响。希望此文章能为混凝土结构的设计、施工及试验分析提供一些思路。

参考文献

[1]张振宇.混凝土原材料对其强度的影响[J].江西建材,2014,07:1.

[2]张训,王珏.原材料对混凝土强度的影响探讨[J].广东建材,2013,10:36-38.