论文部分内容阅读
［摘要］混凝土的强度是设计者和负责质量控制的工程师们最重视的性质。像混凝土这样的多相材料，其组成材料的质量与材料之间的比例关系都会成为强度的限制参数。
［关键词］强度；水灰比；水泥；骨料；水；外加剂；养护条件
［中图分类号］TU528.57 ［文献标识码］A ［文章编号］1727-5123(2011)03-023-02
1 引言
材料的强度是指其抵抗外力而不破坏的能力。在混凝土中，强度与引起破坏的应力相关，定义为混凝土试样所能抵抗的最大应力。在实际结构中，大多数混凝土在两个方向或更多方向受到压应力、剪应力和拉应力的复合作用，但单轴抗压试验在试验室最容易进行，由标准单轴抗压试验测定的28d抗压强度已被广泛接受，作为混凝土的强度通用指标。水灰比是决定基体和界面过渡区孔隙率的重要因素，进而决定混凝土强度。捣实与养护条件(水泥水化程度)、骨料粒径与矿物成分、外加剂种类、水泥、水等因素也对混凝土的强度有着很大的影响。
2 水灰比
19侣年伊利诺斯大学刘易斯研究所的D·艾布拉姆斯(Duff Abbrams)通过大量的试验发现水灰比与混凝土强度之间存在相互关系，即广为人知的Abrams水灰比定则，其反比关系可由式1表示
fc=kl/k2(w/c)式中，w/c—混凝土拌合物的水灰比；
K1、k2—经验常数。
多种试验证明，混凝土强度与灰水比成一定的线性关系，随着灰水比的增大，混凝土的强度会随之增加。见图1。由于水灰比的减小，水泥砂浆基体的强度随之增高，从而增加混凝土的强度。同时，水灰比的减小也减小了砂浆基体与粗骨料之间界面过渡区的孔隙率，从而起到增强混凝土强度的结果。
3 水泥
水泥的品种和强度等级会影响混凝土的强度。水泥的种类对混凝土的强度有很大的影响。不同品种的水泥，其矿物组成不一样，水化速度会不一样，进而影响混凝土的强度发展。例如使用矿渣水泥的混凝土早期强度较低。水泥的细度也对混凝土强度有影响，而在常温下，细度高的水泥水化更快，混凝土早期强度会高。
在混凝土浇筑中应控制混凝土所用水泥的种类，稳定在1～2个品种，大体积混凝土尽量选用中热水泥。水泥品种改变，与外加剂的相容性会发生变化，对混凝土强度产生影响，水泥种类的稳定对混凝土强度的稳定有很大作用。且同一部位选用水化热速度不同的水泥容易造成裂缝。
水泥的强度高，同水胶比条件下的混凝土强度也高。在混凝土配合比的设计过程中，试验人员会根据水泥的强度标准值来计算混凝土的水胶比，目的就是为了避免实际水泥强度达不到计算值时降低混凝土的强度。例如某工程中规定水泥强度在达到规范要求标准值42.5MPa的基础上增加到46.5MPa，目的就是为了保证不因水泥强度影响混凝土强度。
4 骨料
通常情况下，骨料强度对普通混凝土的影响确实很小，因为骨料(除轻骨料外)的强度比混凝土中基体和界面过渡区的强度要高出数倍。换句话说，由于破坏是由其他两项决定，绝大多数天然骨料的强度几乎得不到利用。
然而，除强度外，骨料的其他特性，如骨料的粒形、矿物成分、级配等，都在不同程度上影响着混凝土强度。
根据试验证明，用构造粗糙或经破碎的骨料，较之使用矿物成分相似、光滑的骨料或天然风化骨料配制混凝土，在早期表现出较高一些的强度。这里，骨料和水泥浆之间具有较高的粘结强度是主要的原因；在后期，骨料和水泥浆体之间的化学反应开始起作用，此时骨料界面结构对强度的影响可能减小。粗骨料中的针片状粒形结构会增加需水量，在混凝土生产过程中若针片状颗粒超出一定范围，会增加混凝土的用水量，从而使得混凝土的水胶比增加，影响混凝土的强度。
骨料矿物成分的不同对混凝土强度也有影响。在配合比相同条件下，以钙质骨料代替硅质骨料可以提高强度。例如图2可见，用石灰石代替砂岩，能提高混凝土的强度，这可能是由于石灰石骨料在后期具有更高的表面粘结强度。
骨料级配对混凝土强度有着重要的作用。混凝土主要是由水、水泥、粗细骨料组成。小粒径的骨料会填充大粒径骨料的空隙，水泥砂浆则填充骨料的空隙，从而使混凝土密实，并达到一定的强度。若骨料的级配不良，便会增大混凝土的孔隙率，降低混凝土密实度，从而降低混凝土强度。骨料的级配不良，还会增大混凝土的用水量，影响水胶比，降低混凝土的强度。
骨料的级配不良，会造成混凝土拌合物用水量的不稳定，增加混凝土质量控制的难度。例如，某工程骨料变化较大，骨料级配不良，造成混凝土拌合物用水量变动频繁，破型后混凝土强度标准偏差较大。
5 拌合zk
混凝土拌合水中杂质过量时，不仅影响混凝土强度，而且影响凝结时间、出现盐霜(混凝土表面白色盐类的沉积)，并会腐蚀钢筋。一般来说，拌合水对混凝土强度几乎没有影响，因为很多规范都要求混凝土拌合水适于饮用，而大多数饮用水的可溶性固体都不超过1000xl0-6。
可溶性盐含量约为35000x10-6的海水对素混凝土无害。然而，海水可能会增大腐蚀钢筋混凝土和预应力混凝土中的钢筋的风险，因此应避免在上述环境下将其作为混凝土拌合水使用。从混凝土的强度来看，一个总的原则是当拌合水中存在过量的海藻、油、盐或糖时应于以警示。
6 外加剂
随着混凝土技术要求的提高，外加剂已经成为了一种必不可少的材料。应用较多的引气剂和减水剂在混凝土中对强度起着不同的作用。引气剂因其特殊性能，对混凝土有一定的降强作用，而在一定稠度时，减水剂能减小混凝土拌合物的用水量，从而提高混凝土的早期强度和最终强度。
7 养护条件
所谓混凝土的养护，是指促进水泥水化的各个条件，即混凝土拌合物浇筑入模后的时间、温度和湿度条件的综合。
在水工混凝土试验规程中就要求混凝土的标准养护为温度应控制在20±3℃，相对湿度95％以上，在没有标准养护室时试件可在的静水中养护。可见温湿度对混凝土的强度有很大的影响。
研究数据表明，养护湿度对混凝土强度的影响显著。持续湿养护的混凝土抗压强度要比持续空气养护的混凝土抗压强度高很多。干燥可能导致界面过渡区产生裂缝，经湿养护的薄壁混凝土在空气中干燥时，强度会稍有倒缩。
普通硅酸盐水泥配制的混凝土，通常建议至少需潮湿养护7d。因为拌合混凝土的用水量通常比硅酸盐水泥水化的需水量要大，混凝土浇筑后立即用不透水的薄膜覆盖，是保证混凝土强度稳定增长的有效措施。当工作重点是控制自生收缩产生的裂缝时，湿养护是优先采用的办法。
混凝土养护期间，温度对强度的增长也至关重要。通常，混凝土的养护温度越低，混凝土28d的强度越低。但混凝土的强度还与浇筑条件密切相关。
在标准的温湿度条件下，混凝土的强度会时间的延长而增加。在水灰比一定时，假设未水化水泥颗粒继续水化，则湿养护期越长，强度就越高。
8 结论
在上述文中谈到了几点混凝土强度的影响因素，其中，水灰比对混凝土的强度起着决定性的作用，是混凝土强度等级的根本所在。而在混凝土强度的质量控制过程中，则以控制水胶比不变为原则，控制好各种原材料的性能，因为骨料粒径与矿物成分、外加剂种类、水泥等除自身原因影响混凝土强度外，也会影响水胶比，进而影响强度。同时，在施工中应注意混凝土的养护并为其创造条件。
参考文献
1 水工混凝土配合比设计规程.DL/T.5330-2005
2 水工混凝土试验规程.DL/T.5150-2001
3 混凝土配制实用技术手册
［关键词］强度；水灰比；水泥；骨料；水；外加剂；养护条件
［中图分类号］TU528.57 ［文献标识码］A ［文章编号］1727-5123(2011)03-023-02
1 引言
材料的强度是指其抵抗外力而不破坏的能力。在混凝土中，强度与引起破坏的应力相关，定义为混凝土试样所能抵抗的最大应力。在实际结构中，大多数混凝土在两个方向或更多方向受到压应力、剪应力和拉应力的复合作用，但单轴抗压试验在试验室最容易进行，由标准单轴抗压试验测定的28d抗压强度已被广泛接受，作为混凝土的强度通用指标。水灰比是决定基体和界面过渡区孔隙率的重要因素，进而决定混凝土强度。捣实与养护条件(水泥水化程度)、骨料粒径与矿物成分、外加剂种类、水泥、水等因素也对混凝土的强度有着很大的影响。
2 水灰比
19侣年伊利诺斯大学刘易斯研究所的D·艾布拉姆斯(Duff Abbrams)通过大量的试验发现水灰比与混凝土强度之间存在相互关系，即广为人知的Abrams水灰比定则，其反比关系可由式1表示
fc=kl/k2(w/c)式中，w/c—混凝土拌合物的水灰比；
K1、k2—经验常数。
多种试验证明，混凝土强度与灰水比成一定的线性关系，随着灰水比的增大，混凝土的强度会随之增加。见图1。由于水灰比的减小，水泥砂浆基体的强度随之增高，从而增加混凝土的强度。同时，水灰比的减小也减小了砂浆基体与粗骨料之间界面过渡区的孔隙率，从而起到增强混凝土强度的结果。
3 水泥
水泥的品种和强度等级会影响混凝土的强度。水泥的种类对混凝土的强度有很大的影响。不同品种的水泥，其矿物组成不一样，水化速度会不一样，进而影响混凝土的强度发展。例如使用矿渣水泥的混凝土早期强度较低。水泥的细度也对混凝土强度有影响，而在常温下，细度高的水泥水化更快，混凝土早期强度会高。
在混凝土浇筑中应控制混凝土所用水泥的种类，稳定在1～2个品种，大体积混凝土尽量选用中热水泥。水泥品种改变，与外加剂的相容性会发生变化，对混凝土强度产生影响，水泥种类的稳定对混凝土强度的稳定有很大作用。且同一部位选用水化热速度不同的水泥容易造成裂缝。
水泥的强度高，同水胶比条件下的混凝土强度也高。在混凝土配合比的设计过程中，试验人员会根据水泥的强度标准值来计算混凝土的水胶比，目的就是为了避免实际水泥强度达不到计算值时降低混凝土的强度。例如某工程中规定水泥强度在达到规范要求标准值42.5MPa的基础上增加到46.5MPa，目的就是为了保证不因水泥强度影响混凝土强度。
4 骨料
通常情况下，骨料强度对普通混凝土的影响确实很小，因为骨料(除轻骨料外)的强度比混凝土中基体和界面过渡区的强度要高出数倍。换句话说，由于破坏是由其他两项决定，绝大多数天然骨料的强度几乎得不到利用。
然而，除强度外，骨料的其他特性，如骨料的粒形、矿物成分、级配等，都在不同程度上影响着混凝土强度。
根据试验证明，用构造粗糙或经破碎的骨料，较之使用矿物成分相似、光滑的骨料或天然风化骨料配制混凝土，在早期表现出较高一些的强度。这里，骨料和水泥浆之间具有较高的粘结强度是主要的原因；在后期，骨料和水泥浆体之间的化学反应开始起作用，此时骨料界面结构对强度的影响可能减小。粗骨料中的针片状粒形结构会增加需水量，在混凝土生产过程中若针片状颗粒超出一定范围，会增加混凝土的用水量，从而使得混凝土的水胶比增加，影响混凝土的强度。
骨料矿物成分的不同对混凝土强度也有影响。在配合比相同条件下，以钙质骨料代替硅质骨料可以提高强度。例如图2可见，用石灰石代替砂岩，能提高混凝土的强度，这可能是由于石灰石骨料在后期具有更高的表面粘结强度。
骨料级配对混凝土强度有着重要的作用。混凝土主要是由水、水泥、粗细骨料组成。小粒径的骨料会填充大粒径骨料的空隙，水泥砂浆则填充骨料的空隙，从而使混凝土密实，并达到一定的强度。若骨料的级配不良，便会增大混凝土的孔隙率，降低混凝土密实度，从而降低混凝土强度。骨料的级配不良，还会增大混凝土的用水量，影响水胶比，降低混凝土的强度。
骨料的级配不良，会造成混凝土拌合物用水量的不稳定，增加混凝土质量控制的难度。例如，某工程骨料变化较大，骨料级配不良，造成混凝土拌合物用水量变动频繁，破型后混凝土强度标准偏差较大。
5 拌合zk
混凝土拌合水中杂质过量时，不仅影响混凝土强度，而且影响凝结时间、出现盐霜(混凝土表面白色盐类的沉积)，并会腐蚀钢筋。一般来说，拌合水对混凝土强度几乎没有影响，因为很多规范都要求混凝土拌合水适于饮用，而大多数饮用水的可溶性固体都不超过1000xl0-6。
可溶性盐含量约为35000x10-6的海水对素混凝土无害。然而，海水可能会增大腐蚀钢筋混凝土和预应力混凝土中的钢筋的风险，因此应避免在上述环境下将其作为混凝土拌合水使用。从混凝土的强度来看，一个总的原则是当拌合水中存在过量的海藻、油、盐或糖时应于以警示。
6 外加剂
随着混凝土技术要求的提高，外加剂已经成为了一种必不可少的材料。应用较多的引气剂和减水剂在混凝土中对强度起着不同的作用。引气剂因其特殊性能，对混凝土有一定的降强作用，而在一定稠度时，减水剂能减小混凝土拌合物的用水量，从而提高混凝土的早期强度和最终强度。
7 养护条件
所谓混凝土的养护，是指促进水泥水化的各个条件，即混凝土拌合物浇筑入模后的时间、温度和湿度条件的综合。
在水工混凝土试验规程中就要求混凝土的标准养护为温度应控制在20±3℃，相对湿度95％以上，在没有标准养护室时试件可在的静水中养护。可见温湿度对混凝土的强度有很大的影响。
研究数据表明，养护湿度对混凝土强度的影响显著。持续湿养护的混凝土抗压强度要比持续空气养护的混凝土抗压强度高很多。干燥可能导致界面过渡区产生裂缝，经湿养护的薄壁混凝土在空气中干燥时，强度会稍有倒缩。
普通硅酸盐水泥配制的混凝土，通常建议至少需潮湿养护7d。因为拌合混凝土的用水量通常比硅酸盐水泥水化的需水量要大，混凝土浇筑后立即用不透水的薄膜覆盖，是保证混凝土强度稳定增长的有效措施。当工作重点是控制自生收缩产生的裂缝时，湿养护是优先采用的办法。
混凝土养护期间，温度对强度的增长也至关重要。通常，混凝土的养护温度越低，混凝土28d的强度越低。但混凝土的强度还与浇筑条件密切相关。
在标准的温湿度条件下，混凝土的强度会时间的延长而增加。在水灰比一定时，假设未水化水泥颗粒继续水化，则湿养护期越长，强度就越高。
8 结论
在上述文中谈到了几点混凝土强度的影响因素，其中，水灰比对混凝土的强度起着决定性的作用，是混凝土强度等级的根本所在。而在混凝土强度的质量控制过程中，则以控制水胶比不变为原则，控制好各种原材料的性能，因为骨料粒径与矿物成分、外加剂种类、水泥等除自身原因影响混凝土强度外，也会影响水胶比，进而影响强度。同时，在施工中应注意混凝土的养护并为其创造条件。
参考文献
1 水工混凝土配合比设计规程.DL/T.5330-2005
2 水工混凝土试验规程.DL/T.5150-2001
3 混凝土配制实用技术手册