1、 一、概論： 混凝土硬化后最基本的性能就是強(qiáng)度, 混凝土強(qiáng)度有抗 壓、抗拉、彎曲、剪切強(qiáng)度等?？箟簭?qiáng)度同其他強(qiáng)度間有密 切的關(guān)系。由于它的測定方法比較簡單, 同時(shí)在混凝土結(jié)構(gòu) 中混凝土主要用來承受壓力, 因此, 混凝土的抗壓強(qiáng)度就成 為評價(jià)其質(zhì)量的最重要的一項(xiàng)指標(biāo)。 通常所講的混凝土標(biāo)號是混凝土的特定抗壓強(qiáng)度, 是設(shè) 計(jì)和施工時(shí)的強(qiáng)度指標(biāo)?；炷翗?biāo)號是按照標(biāo)準(zhǔn)方法試驗(yàn)測 定的。用邊長為15 cm的立方體試件, 在標(biāo)準(zhǔn)條件( 溫度為 203, 相對濕度90%以上) 下養(yǎng)護(hù)28天的抗壓強(qiáng)度。影響 混凝土強(qiáng)度的因素較多, 但主要是混凝土的構(gòu)成材料, 施工 中振搗密實(shí)強(qiáng)度及混凝土強(qiáng)度增長過程中的養(yǎng)護(hù)條

2、件?；炷?土的組成材料包括水泥、集料( 粗、細(xì)骨料) 、水。 1 水灰比是決定混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵水在混凝土中的摻量是決定混凝土強(qiáng)度的主要因素。通常情況下, 滿足水泥水化所需的水量不超過水泥重量的25%。普通混凝土常用的水灰比為0.4:0.65, 超過水化需要的水主要是為了滿足工作性的需要。超量的水在混凝土內(nèi)部留下了孔縫, 使混凝土強(qiáng)度、密度和各種耐久性都受到不利影響, 因此, 水灰比是決定混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵。在配制混凝土?xí)r, 根據(jù)所用的原料( 水泥和石子) , 按照公式: R=ARc ( C/W- B) ( 1- 1) 或W/C=ARc/( R+BRc) ( 1- 2) 計(jì)算出混凝土的強(qiáng)度或水灰比

3、。由公式( 1- 1) 中可以看出, 當(dāng)水泥標(biāo)號( Rc) 為已知時(shí), 混凝土強(qiáng)度( R) 與灰水比( C/W, 為水灰比的倒數(shù)) 是線性關(guān)系, 即灰水比越大( 水灰比越小) 混凝土強(qiáng)度越高,灰水比越小( 水灰比越大) 強(qiáng)度越低。在一般情況下, 集料的強(qiáng)度都高于混凝土強(qiáng)度, 甚至高出幾倍。因此, 混凝土的強(qiáng)度主要取決于起膠結(jié)作用的水泥石的質(zhì)量。而水泥石的質(zhì)量又決定于水泥標(biāo)號和水灰比, 所 以說水泥石質(zhì)量決定于水灰比, 可從水在水泥漿體中的存在形態(tài)加以分析。經(jīng)研究證明, 水泥漿體中的水有四種形態(tài):( 1) 化合水, 水以原子形態(tài)參加晶格, 即水分子有序排列于水化物晶格之內(nèi), 完全與水泥化合而形成

4、新的物質(zhì)。這部分約占總量的2025%。( 2) 凝膠水, 存在于水化物凝膠中的水為凝膠所包圍,但不與水泥起水化反應(yīng)。蒸發(fā)后在水泥石中留下凝膠孔。( 3) 毛細(xì)水, 存在于毛細(xì)孔中的可蒸發(fā)水, 蒸發(fā)后留下毛細(xì)孔。( 4) 游離水, 對水泥漿體結(jié)構(gòu)和性能完全屬于多余的可蒸發(fā)水, 因此, 愈少愈好。但因?yàn)榛炷潦┕ば枰欢ǖ暮鸵仔? 故游離水不能完全避免。以上4種存在于水泥漿體的水, 除了化合水外, 其余三種形態(tài)的水, 都將隨著水泥漿體的凝結(jié)硬化而逐漸蒸發(fā)掉, 給水泥石留下的是孔隙, 而任何固體的強(qiáng)度都與所含孔隙率大小有關(guān), 孔隙率越大強(qiáng)度越低, 孔隙率越小強(qiáng)度越高。所以混凝土水灰比越大, 孔隙率越

5、大, 強(qiáng)度越低, 水灰比越小,孔隙率越小, 強(qiáng)度越高。2 水泥對混凝土強(qiáng)度的影響 水泥標(biāo)號對混凝土強(qiáng)度的作用是人們所熟知的, 同樣配 合比, 水泥標(biāo)號愈高, 混凝土強(qiáng)度愈高, 水泥標(biāo)號愈低, 混 凝土強(qiáng)度愈低。 關(guān)于水泥用量對混凝土強(qiáng)度的影響, 一般認(rèn)為“水泥越 多混凝土強(qiáng)度越高”。這個(gè)認(rèn)識是不確切的: 一是沒有前提。 這個(gè)前提應(yīng)該是在水灰比不變的情況下。如果水灰比不同, 就無法談高低問題。二是兩者間關(guān)系不是永恒的。在水灰比 不變的情況下, 混凝土強(qiáng)度有隨水泥用量增加而提高的可能。 但當(dāng)水泥用量增加到某一極限量時(shí), 混凝土強(qiáng)度不但沒有提 高, 反而有下降的趨勢。從水泥用量對水泥石孔隙的影響來分

6、析, 在某一水灰比時(shí), 水泥用量如果恰在水泥全部水化限度內(nèi), 則水泥石的孔隙率是最小的, 也就是水泥石強(qiáng)度是最 高的。如果水泥用量增加, 相應(yīng)地水也要增加。所以, 孔隙率不會再減少, 相反地增加了水泥石在混凝土整個(gè)體積中的 比例。在混凝土中, 水泥石的強(qiáng)度遠(yuǎn)較集料強(qiáng)度低, 因此,過多的增加水泥不但不會提高混凝土的強(qiáng)度, 很可能要降低強(qiáng)度, 同時(shí)還要浪費(fèi)水泥, 這在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是不可取的 3 集料對混凝土強(qiáng)度的作用 集料本身強(qiáng)度一般都高于混凝土強(qiáng)度, 所以集料強(qiáng)度對 混凝土強(qiáng)度沒不利影響。但是集料的一些物理性質(zhì), 特別是 集料的表面情況, 顆粒形狀( 針片狀) 等對混凝土強(qiáng)度有較 大的影響,

7、 相對地講, 對混凝土的抗拉強(qiáng)度影響更大一些。 集料品種對混凝土強(qiáng)度的影響, 又與水灰比有關(guān)。當(dāng)水灰比 小于0.4, 用碎石制成的混凝土強(qiáng)度較卵石要高, 兩者相差值 可達(dá)30%以上。隨著水灰比的增大, 集料品種的影響減小, 當(dāng)水灰比為0.65時(shí), 用碎石和卵石制成的混凝土在強(qiáng)度上沒 有差異。這是因?yàn)樗槭砻娲植? 卵石則表面光滑, 它們與 水泥石間的界面粘結(jié)強(qiáng)度不同所致。 粗集料的最大粒徑對混凝土的用水量及水泥用量有一定 的影響。粒徑大, 其比表面積越小, 因此用于濕潤石子表面 的水得以減少, 可降低水灰比而提高混凝土強(qiáng)度, 或在保持 強(qiáng)度不變的情況下, 節(jié)省水泥。但當(dāng)最大粒徑超過40 mm以

8、 后, 由于減少加水量獲得強(qiáng)度的提高, 卻被較小的粘結(jié)面及 大粒徑石子造成混凝土的連續(xù)性的不利影響所抵消, 特別是 水泥用量多的混凝土更為明顯。 石子最大粒徑為40 mm時(shí), 其混凝土強(qiáng)度最高。所以我 們在選用石子時(shí), 不宜用大于40毫米粒徑的石子, 太大的石 子不但強(qiáng)度較低, 且在施工中拌合搗實(shí)都不方便, 同時(shí)在結(jié) 構(gòu)上也有限制。 集料中所含的有害物質(zhì), 如泥土、粉塵、有機(jī)物, 硫酸 鹽等, 對混凝土強(qiáng)度都是有害的, 所以應(yīng)盡量減少集料中的 有害物質(zhì)。4 振搗密實(shí)對混凝土強(qiáng)度的影響振搗是配制混凝土的一個(gè)重要的工藝過程。振搗的目的是施加某種外力, 抵消混凝土混合物的內(nèi)聚力, 強(qiáng)制各種材料互相貼

9、近滲透, 排除空氣, 使之形成均勻密實(shí)的混凝土構(gòu)件或構(gòu)筑物, 以期達(dá)到最高的強(qiáng)度。為獲得密實(shí)的混凝土, 所使用的搗實(shí)方法有人工搗實(shí)和機(jī)械振實(shí)兩種。由于人工搗實(shí)弊端很多一般很少應(yīng)用, 主要是機(jī)械振實(shí)。振速同振幅( A) 、振頻( n) 的關(guān)系可用公式表示。V=OCAn ( 1- 3)振幅與振頻: 由公式可見, 在已定振速的情況下, 振幅大, 振頻相應(yīng)減小, 反之振頻相應(yīng)加大, 在一定臨界振速時(shí),相應(yīng)于每一振頻都有一個(gè)臨界振幅, 在這個(gè)臨界振幅作用下, 可使混凝土得到最大的密實(shí)度。此外, 振幅的大小還與混凝 土混合物顆粒尺寸大小及流動度有關(guān)。如果振幅過小, 難以 達(dá)到密實(shí), 振幅過大則發(fā)生振動不和

10、諧。呈紊亂狀態(tài), 這會 導(dǎo)致混凝土的分層現(xiàn)象。由此可見, 只要振幅保持在一個(gè)適 當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi), 振頻對混凝土的密實(shí)起主要作用。 振動時(shí)間: 現(xiàn)在使用的振動器的振速、振幅、振頻等參 數(shù)往往都是固定的, 所以應(yīng)按照具有不同參數(shù)的振動器和混 凝土混合物的流動性及結(jié)構(gòu)特性, 決定振動時(shí)間, 如果振動 時(shí)間太少, 則密實(shí)效果不會好, 相反, 振動時(shí)間過長, 會使 顆粒大的石子沉底, 上部多是水泥砂漿或水泥漿及浮水, 形 成離析現(xiàn)象, 造成上下不均勻, 降低混凝土強(qiáng)度。 5 養(yǎng)護(hù)的種類 所謂混凝土養(yǎng)護(hù), 就是使混凝土在一定的溫度、濕度條 件下, 保證凝結(jié)硬化的正常進(jìn)行。有自然養(yǎng)護(hù), 濕熱養(yǎng)護(hù), 干濕熱養(yǎng)護(hù)

11、, 電熱養(yǎng)護(hù)和紅外線養(yǎng)護(hù)等, 養(yǎng)護(hù)經(jīng)歷的時(shí)間稱 為養(yǎng)護(hù)周期。6 溫度的影響一般的規(guī)律是養(yǎng)護(hù)溫度高, 水泥水化速度快, 混凝土早期強(qiáng)度增長的快。這對加速施工進(jìn)度、提高經(jīng)濟(jì)效益是十分有利的。還應(yīng)注意, 即早期養(yǎng)護(hù)溫度超過某一個(gè)值時(shí)?養(yǎng)護(hù)溫度越高, 混凝土的后期強(qiáng)度衰退越多。養(yǎng)護(hù)溫度高, 混凝土早期( 13天) 強(qiáng)度高, 但養(yǎng)護(hù)溫度在423之間的后期混凝土強(qiáng)度都較養(yǎng)護(hù)溫度在3249之間的高。如果是高溫( 5090) 蒸汽養(yǎng)護(hù), 混凝土強(qiáng)度還因膨脹而降低混凝士熱脹作用主要是在升溫中產(chǎn)生, 因此混凝土應(yīng)有一個(gè)較長的預(yù)養(yǎng)時(shí)間, 使得混凝土在常溫下獲得一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度, 并適當(dāng)?shù)膶⑸郎厮俣葴p慢, 以盡可能減少熱脹的破壞作用。 當(dāng)然, 在負(fù)溫度下養(yǎng)護(hù)混凝土, 由于水已結(jié)冰, 水泥水 化也就停止了, 如不采取升溫措施, 混凝土不但獲不到強(qiáng)度, 還會使混凝土凍結(jié), 轉(zhuǎn)正溫后強(qiáng)度也是很低的, 甚至酥松崩 潰。 混凝土澆搗成型后立即受凍, 其強(qiáng)度損