探讨影响混凝土强度的主要因素

左 工， 韩 毅， 李兆华

1宿迁学院建筑工程系（223800）2江苏省骆运管理处（223800）3宿迁德基混凝土有限公司（223800）

混凝土结构主要是用于承受和传递荷载,强度是混凝土重要的力学性能。工程中混凝土的其他性能,如抗渗性、抗冻性等,也与强度存在密切的联系。同时混凝土强度对刚性、抵抗风化和某些侵蚀介质的能力也有益处。所以分析和研究混凝土强度的影响因素就尤其显得重要。影响混凝土强度的因素很多，本文主要从水灰比、混凝土的组成材料、养护条件、振捣密实情况等方面分析和研究对混凝土强度的影响。

1 水灰比

水灰比是指混凝土中水与水泥的质量比,当水泥用量一定时，水灰比是影响混凝土强度的最关键的因素，混凝土中的拌合水一部分用于水泥水化反应,水泥完全水化所需要的用水量约占水泥总量的20%～25%，另一部分拌合水为改善混凝土的和易性,而过量的拌合水在混凝土硬化过程中逐渐蒸发，最后形成孔隙和毛细管通路，给混凝土强度、密实性带来负面影响。因此，水灰比的合理选取是决定混凝土强度的关键，一般来讲，水灰比取值为0.3～0.65，水灰比过大，多余游离的水分往往会附着在骨料表面,占据了部分胶凝材料与骨料的接触面，使水泥浆浓度和混凝土粘聚力下降，导致混凝土硬化时易产生细小的裂纹，影响混凝土的强度。以表1强度等级为C30混凝土的试验分析,从表1可以看出，水灰比愈小,混凝土的7 d和28 d强度愈高，但水灰比过小时，混凝土拌合物过于干硬，混凝土的流动性差，装模振捣困难，难以保证密实度，从而影响混凝土的强度。

表1 混凝土强度与水灰比

2 混凝土的组成材料

2.1 水泥品种与水泥强度

水泥是混凝土中的活性组成,是混凝土的胶结材料,对混凝土强度起到重要作用。合理选用水泥品种和水泥强度等级至关重要。水泥品种不同，水泥的细度、凝结时间、水化热都会有所不同,而这些都会对混凝土的强度和性能产生影响，水泥品种应根据具体的工程性质与工程环境合理选用，如对于大体积混凝土,为了避免由于温度应力引起水泥石开裂，宜采用水化热较低的火山灰、矿渣水泥，而不宜采用硅酸盐等水泥。水泥强度等级的选择也应与混凝土的设计强度等级相适应。根据经验，水泥强度等级标准值为混凝土强度等级标准值的1.5～2.0倍为宜。若用低强度等级的水泥配制高强度等级混凝土，不仅会使水泥用量过多，还会导致混凝土强度偏低。反之，用高强度等级的水泥配制低强度等级混凝土，若只满足强度要求，水泥用量偏少而影响耐久性能；若兼顾耐久性等要求，又会导致超强而不经济。

2.2 骨料

骨料在混凝土中起骨架作用，主要通过其颗粒级配、颗粒形状、最大粒径、矿物成分等对混凝土强度起到较明显的影响。

2.2.1颗粒级配

骨料分为细骨料与粗骨料，粒径在5 mm以上的岩石颗粒称为粗骨料。相比细骨料，粗骨料的颗粒级配对混凝土的强度影响更为明显，以C30混凝土做了相应的试验，如表2所示。从表2中可以看出，不同级配的粗骨料对混凝土的强度有较大的影响。较好的粗骨料颗粒级配应该是：空隙率较小，以减少水泥用量并能保证混凝土的密实度；总表面积较小，以减少湿润其它骨料表面的需水量；另外还得有少量的细颗粒以满足混凝土和易性的要求。另外，从表中还可以得出，如果不具备连续级配的粗骨料时，在满足和易性的基础上可以采用间断级配来代替连续级配。

2.2.2颗粒形状与最大粒径

骨料中的碎石表面粗糙吸水能力较好,与胶凝材料的粘结能力较强，而卵石表面光滑且少棱角，与胶凝材料的粘结能力较差。因此，碎石混凝土的强度要比相同条件下卵石混凝土的强度高约10%左右。粗骨料中，针、片状颗粒会增大骨料的空隙率，降低混凝土的密实性;同时受力时易折断，降低混凝土的强度。《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检测方法》规定碎石或卵石中针、片状颗粒含量应符合表3的要求，粗骨料中最大粒径对混凝土强度也有一定的影响，粒径大，相同质量的粗骨料，其表面积较小，用于湿润石子表面的水就会减少,一定程度上可以降低水灰比来提高混凝土的强度；但粒径过大、颗粒内部缺陷存在的机率就大，同时在混凝土拌合过程中下沉速度快，造成混凝土内颗粒分布不均匀,反而使硬化后的混凝土强度降低，这一点在流动性较大的泵送混凝土中更加明显。

表2 C30混凝土粗骨料级配试验

2.2.3有害杂质

骨料中含有有害杂质如泥土、三氧化硫、硫酸盐等，对混凝土强度也有影响；泥土会依附在骨料表面，将影响水泥浆对骨料的附着能力而使混凝土强度下降,三氧化硫含量过多会生成硫酸钙晶体，其体积膨胀会破坏混凝土内部结构，硫酸盐的存在也会腐蚀混凝土，导致其强度下降。

表3 针、片状粗骨料颗粒含量

3 振捣密实

振捣的主要作用是施加外力来抵消混凝土拌合物的内聚力，使组成材料互相贴近渗透，排除空气，提高混凝土的密实性，从而提高混凝土的强度。机械振捣时间要适宜，时间过少则密实效果不好，混凝土容易产生空洞、麻面现象；振捣时间过长，会使颗粒大的骨料沉底，水泥浆上浮，形成离析现象，造成混凝土上下不均匀，影响混凝土强度。振幅过小，混凝土难以达到密实；振幅过大，则易发生振捣不和谐，使拌合物呈紊乱状态，从而导致混凝土产生分层现象，影响混凝土的强度。

4 养护条件

混凝土成型后应在一定的温度、湿度条件下进行养护，保证混凝土凝结硬化的正常进行。养护方法有自然养护、标准养护、干湿热养护等。养护过程中温度、湿度和龄期是影响混凝土强度形成的主要因素。湿度适当，水化才能正常进行，混凝土强度才能充分发展；养护温度高，水化速度加快，混凝土早期强度发展也加快，对后期强度却有负面影响。试验证明,混凝土在湿度大于95%的环境下的强度要远高于干燥环境下的强度。养护温度在4℃～23℃的后期强度也高于温度在32℃～50℃的后期强度。相反，如果初期养护温度过低（小于0℃），混凝土中拌合水结成冰，水泥的水化反应就会停止，混凝土强度停止发展，升温后强度上升也很低，甚至酥松崩溃。所以在冬季施工禁止混凝土成型后受冻，必须在获得规定的强度后，方能受冻，同时注意温度转正后，应及时浇水养护，保证混凝土的强度增长。

5 结语

除了上述的几种因素影响混凝土的强度外，混凝土配合比、外加剂、制备方法、试验条件等都会对混凝土的强度产生的影响。所以，施工和试验过程中，应从各方面考虑，确保混凝土的要求强度。

[1]GB50204—2002,混凝土结构工程施工及验收规范[S]

[2]李小会.浅谈混凝土强度的因素[J].太原科技,2009(1)：55-56

[3]刘祥顺.土木工程材料[M].中国建材工业出版社