影响混凝土强度的因素

影响混凝土强度的因素
一、水泥的强度和水灰比
水泥的强度和水灰比是决定混凝土强度的最主要因素。

水泥是混凝土中的胶结组分，其强度的大小直接影响混凝土的强度。

在配合比相同的条件下，水泥的强度越高，混凝土强度也越高。

当采用同一水泥（品种和强度相同）时，混凝土的强度主要决定于水灰比；在混凝土能充分密实的情况下，水灰比愈大，水泥石中的孔隙愈多，强度愈低，与骨料粘结力也愈小，混凝土的强度就愈低。

反之，水灰比愈小，混凝土的强度愈高。

混凝土的抗压强度与水灰比和水泥强度之间符合以下近似关系：
fcu=αafce(C/W—αb)式中，C—每立方米混凝土中的水泥用量，kg；
W—每立方米混凝土中的用水量，kg；
fcu—混凝土28d抗压强度，MPa；
fce—水泥的实际强度，MPa；
αa，αb—经验系数，与骨料品种等有关，其数值需通过试验求得，
通常取值如下：
对于碎石：
αa=
0.46，αb=
0.07。

对于卵石：
αa=
0.48，αb=
0.33。

fce应通过试验确定。

当无法取得水泥实际强度数值时，可采用下式估计：fce=γc·fce,k
式中，fce,k—水泥强度等级值，MPa；
γc—水泥强度等级值的富余系数（一般取
1.13）。

二、骨料的影响
骨料的表面状况影响水泥石与骨料的粘结，从而影响混凝土的强度。

碎石表面粗糙，粘结力较大；卵石表面光滑，粘结力较小。

因此，在配合比相同的条件下，碎石混凝土的强度比卵石混凝土的强度高。

骨料的最大粒径对混凝土的强度也有影响，骨料的最大粒径愈大，混凝土的强度愈小。

砂率越小，混凝土的抗压强度越高，反之混凝土的抗压强度越低。

三、外加剂和掺合料
在混凝土中掺入外加剂，可使混凝土获得早强和高强性能，混凝土中掺入早强剂，可显著提高早期强度；掺入减水剂可大幅度减少拌合用水量，在较低的水灰比下，混凝土仍能较好地成型密实，获得很高的28d强度。

在混凝土中加入掺合料，可提高水泥石的密实度，改善水泥石与骨料的界面粘结强度，提高混凝土的长期强度。

因此，在混凝土中掺入高效减水剂和掺合料是制备高强和高性能混凝土必需的技术措施。

四、养护的温度和湿度
混凝土的硬化是水泥水化和凝结硬化的结果。

养护温度对水泥的水化速度有显著的影响，养护温度高，水泥的初期水化速度快，混凝土早期强度高。

湿度大能保证水泥正常水化所需水分，有利于强度的增长。

在20℃以下，养护温度越低，混凝土抗压强度越低，但在20℃~30℃范围内，养护温度对混凝土的抗压强度影响不大。

养护湿度越高，混凝土的抗压强度越高，反之混凝土的抗压强度越低。

五、龄期
混凝土在正常养护条件下，其强度将随着龄期的增加而增长。

最初的7～14d内，强度增长较快，28d以后增长缓慢，龄期延续很长，混凝土的强度仍有所增长。

温度对混凝土性能的影响
混凝土的温度，决定于要本身储备的热能，由于混凝土温度与外界气温有差别，在混凝土与周围环境之间就会产生热交换，新拌混凝土热量变化情况，除了水泥的水化增加混凝土热量外，其余都属于混凝土与周围环境的热交换，当环境温度很低时，这种热交换会很快地降低混凝土的温度，对新搅拌混凝土而言，温度降低的快慢决定了水化程度的大小，换而言之，温度降低愈快强度的增长愈慢。

当混凝土过早的受冻后，强度就不会再增长，尚在混凝土内部的游离水分也就愈高，结冰后的冻胀应力就愈大，混凝土就容易造成破坏，混凝土强度降低的原因，归纳起来有下列3个方面：
①、水结冰后体积增加9，混凝土内游离水分愈多，冻胀应力就愈大，冻胀了的体积在解冻后不会缩回去，而是保留了下来。

因此，新拌的混凝土受冻后孔隙度显著提。

如果孔隙率增加至15。

强度就会下降10。

当冻胀应力大到了产生裂缝时，混凝土结构受到破坏，强度就不会在增加了。

②、在骨料周围，有一层水膜或水泥浆膜，在受冻后，其粘结力受到严重损害，解冻后也不能恢复，曾做过实验，如果粘结力完全丧失，强度将降低13。

③、在结冰与溶解过程中，会发生水份转移的现象，受冻时由于混凝土表面温度低，先结冰产生冻胀压力把水份挤向混凝土内部。

溶解过程中外部先溶解内部应力大，又将水份向表面挤压，水份反向迁移，由于水份体积的反变化，使混凝土各组分的相对位置发生变化，这对强度还很低的新混凝土很容易造成结构性裂纹。

在混凝土浇筑后的最初几个小时是危险性最大的时刻，混凝
土的耐久性，可能被一两次冻融循环新严重损坏。

通过观察发现只要使新拌混凝土还温一定时间，让混凝土达到一定的强度，就可以不怕冻害，由此引出受冻害的临界强度这一概念。

临界强度的概念定义为：
新拌混凝土在受冻后再回复还温养护，强度可继续增长，并达到设计标号95以上时，新需要的初时强度。

达到临界强度时的混凝土已有相当一部分拌合水固定到已经形成的水化物中，此时不但可冻结的水量较少，混凝土本身已具有了一定强度，产生了一定的抗冻能力。

目前临界强度的概念已为许多国家接受，并且在规范中使用。

实际上混凝土的冬季施工最主要解决的是以下两个问题。

①、是防止混凝土受冻。

②、提高混凝土强度，特别是早期强度。

混凝土坍落度损失的原因分析
混凝土坍落度损失是一个普遍存在的问题。

影响混凝上坍落度损失的原因是多方面的,且这些因素相互关联。

主要包括四个方面:
一是水泥方面,如水泥中的矿物成分种类、不同矿物成分的含量、碱含量的匹配,细度、颗粒级配等;二是化学外加剂方面,如高效减水剂的化学成分、分子量、交联度、磺化程度、平衡离子浓度以及缓凝剂的种类、用量等;三是环境条件,如温度、湿度、运输时间等;四是混凝土木身的水灰比大小、减水剂掺入时间次序、掺和料的品种及掺加比例。

1、水泥中矿物成分的种类及其含量的影响
水泥中的主要矿物成分是C3A,C4AF,C3S,C2S。

不同矿物成分对减水剂的吸附作用大小不同。

减水剂的主要作用是吸附在水泥矿物的表面,降低分散体系中两相间的界面自由能。

提高分散体系的稳定性。

在相同条件下,水泥成分中对减水剂的吸附性大小依次为C3A>C4AF>C3S>C2S。

若水泥中C3A,C4AF含量较大,则大量减水剂被其吸附,占水泥成分较多的C3S,C2S就显得吸附量不足,动电电位明显下降,导致混凝土坍落度损失。

这是造成掺减水剂的混凝土坍损的根木原因。

所以水泥中C3A,C4AF含量较高的混凝土坍落度损失较大,反之较小。

因此,如果要
生产大流动度的高强混凝土,而且要求坍落度损失较小,宜优先选用C3A,C4AF含量较低的水泥。

2、水泥中调凝剂的形态及掺加量的影响
水泥粉磨时加入石膏作为调凝剂是为了控制熟料中C3A的水化速率,调节水泥的凝结时间。

水泥浆中的SO42-主要来源是石膏,若石膏掺入量不足或当水泥中的水很少且水泥中的C3A,C4AF含量较高、比表而积大时,SO42-在水泥浆体中的溶出量很少,就会造成水泥浆体流动性的损失。

直接表现为坍落度损失过快。

所以应寻求最佳的石膏掺量。

水泥中C3A含量越大、碱含量越大、水泥颗粒越细,石膏的最佳掺量越大。

石膏的最佳掺量还和水泥的早期水化温度有关。

掺入不同形态的石膏对水泥水化过程的影响也是不同的。

选择最佳的石膏掺量,且掺入的石膏形态搭配合理,可有效地避免坍损,从而配制出流动性好、坍落度损失小的混凝上。

3、水泥的细度大小,颗粒级配的影响
在水泥水化过程中,3-30um的熟料颗粒主要起强度增长作用,而大于60um的颗粒则对强度不起作用,小于l0um的颗粒主要起早强作用,3um以下的颗粒只起早强作用。

小于l0um的颗粒需水量大。

流变性好的水泥l0um以下颗粒应少于10%。

颗粒越细,细颗粒越多,需水量越大,早期强度越高,这必将加剧坍损。

4、环境条件及化学外加剂和掺和料的影响
一般来讲,环境温度越高,水泥水化速度越快,导致混凝土的坍落度损失越大。

湿度越大,混凝土对外失水相对较少,有利于抑制坍落度损失。

相同条件下,强度越高,水灰比越小的混凝土坍落度损失越大。

同时,掺加需水量小的粉煤灰对于提高混凝土的耐久性,对抑制坍落度损失有利。

施工现场混凝土试块强度不合格
1、现象
出厂检验混凝土强度合格，施工现场交货检验强度不合格，经回弹法或取芯样复检，强度合格。

2、原因分析
（1）计量设备故障，坍落度失控，混凝土强度离散性大。

（2）施工现场取样、试块制作不规范。

（3）试块养护不良，炎热夏季试块脱水，冬季养护温度过低。

3、预防措施
（1）加强计量设备的保养，确保投料准确，控制出机混凝土混合物坍落度。

（2）施工现场取样应在搅拌运输车卸料过程中的~之间抽取，数量应满足混凝土质量检验项目所需用量的
1.5倍，且不得少于
0.02m3；人工插捣成型试块，应分两层装入试模，每层装料厚度大致相等，每层插捣次数应根据试件的截面而定，一般每100cm2截面积不少于12次。

（3）加强试块养护，标养试件成型后覆盖表面，以防水分蒸发、脱水，隔天拆模后，应放入温度为20±3℃、湿度为90%以上的标准养护室中养护。

当无标养室时，混凝土试件可在温度为20±3℃的不流动水中养护，水的pH值不应小于7。

4、治理方法
采用回弹法或钻取芯样复试。