混凝土强度的主要因素有哪些

Question

如题所述

Answer 1

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，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。