淺談影響建筑混凝土強度的常見因素

李豪舉　蒲建鑫

摘 要：文章系統分析了影響混凝土強度特性的各個因素，簡明扼要的分析了混凝土原材料、配合比設計系數、外加劑等方面因素等對混凝土強度的影響，并對其原理進行了簡要探討。

關鍵詞：混凝土；強度；配合比；外加劑

混凝土是一種由硬化水泥石和粗細集料構成的多相復合材料。以其價格低廉、耐久性好、強度高等優點，廣泛應用于現代建筑行業。但是由于混凝土是脆性材料，抗拉強度遠低于抗壓強度，在結構物中它主要是用于承受壓力，且現行結構設計規范主要是以抗壓強度為基礎，因而在工程實踐中抗壓強度非常重要。同時，進行抗壓強度試驗容易、成本低，所以使得混凝土的抗壓強度成為最受關心的性質之一。由于混凝土的抗壓強度受到多種因素影響，可能微小材料或環境的變化均會對其產生影響，因此有必要對影響混凝土強度特性的因素進行探討。本文簡要的從原材料、配合比設計參數、成型工藝、養護條件以及外加劑等因素對混凝土抗壓強度的影響進行了研究。

1 原材料的影響

1.1 水泥的影響

水泥對混凝土的影響取決于水泥的礦物成分及細度。水泥強度主要來自于C3S和C3A的早期強度及C2S的后期強度。用C3S含量較高的水泥來制作混凝土，其早期強度增長較快，但后期強度增長緩慢。水泥細度對混凝土強度的影響也很大，隨著細度增加，水化速率增大，就導致較高的早期強度增長較快，而混凝土的后期強度幾乎沒有增長，甚至出現強度倒縮現象。同時，在相同的條件下通過改變水泥的粒型和級配，也可以提高混凝土的強度。有資料顯示使用球狀水泥配制的混凝土與普通水泥混凝土相比56d齡期時強度約提高10%～50%。

1.2 摻合料的影響

摻合料已經成為高性能混凝土的不可缺少的組分。大量的研究資料和實踐表明，礦物摻合料的種類、品質和取代數量對混凝土的抗壓強度有著顯著的影響，而復合摻加兩種或兩種以上的礦物摻合料可以出現超疊加效應，對混凝土的早期強度和后期強度均有較大貢獻。例如粉煤灰對混凝土強度的影響因素就是多方面的：從粉煤灰自身的性質來看，包括粉煤灰的化學組成、細度、粒徑分布、燒失量、在水泥基材中的摻量、需水量比、對水泥的適應性等；外在因素有水泥品種、外加劑、水膠比、養護條件等。例如蔣永惠等人發現粉煤灰中10～20μm顆粒對水泥強度的貢獻最大，是影響水泥強度的關鍵因素。劉數華等對比了高鈣和低鈣粉煤灰對混凝土強度影響，發現高鈣灰混凝土具有較高的初期強度，而低鈣灰具有更高的后期強度。

1.3 集料的影響

集料的影響又包括細集料和粗集料的影響。

1.3.1 細集料的影響。天然細集料的影響：對于中低強度等級混凝土，尤其是膠凝材料偏少的混凝土，需保證細集料中細小顆粒的數量，以保證混凝土整體顆粒的堆積效果，進而保證混凝土的強度。高強混凝土要用中粗砂，尤其是當石子級配很差時，砂子以偏粗為好。

機制細集料的影響：機制砂多棱角、表面粗糙、含有大量石粉，且多數機制砂級配不良。但在相同條件下，機制砂配制出的混凝土強度略高于河砂混凝土的抗壓強度。

1.3.2 粗集料的影響。粗骨料的粒徑影響：在低強度等級或膠凝材料用量較少的混凝土中，集料的粒徑越大，對水泥漿的需求量越小。對于給定的工作性和水泥用量，可以降低用水量，因此填充料粒徑越大，混凝土的強度越高。但對于高強度等級混凝土情況則不同，配制高強混凝土必須選擇粒徑較小的集料，主要是由于在高強混凝土中：（1）顆粒小的骨料存在缺陷的幾率小，相對比較致密，因為破碎時消除了控制強度的最大裂縫故強度比大顆粒的高；（2）小顆粒的骨料可降低骨料與水泥石界面的應力差；（3）水泥漿與單個石子界面的過渡層周長和厚度都小，難以形成較大的缺陷；（4）小顆粒的骨料增加了與水泥漿的粘結面積，使粘結強度提高；（5）在混凝土拌合物中，顆粒大的骨料下沉速度快，造成的混凝土內部分布不均勻，影響混凝土的強度。

集料強度的影響。無論是高強、中強還是低強基體混凝土，當集料強度低于基體強度時，粗集料對混凝土抗壓強度負作用；當集料強度高于基體強度時，粗集料有利混凝土抗壓強度的提高。但也并非集料強度越高越好，集料與基體兩相之間存在強度和剛度相互匹配的關系。只有集料與基體在強度和彈性模量方面相互協調時，才能更好地發揮集料和基體的作用。

2 外加劑的影響

2.1 減水劑的影響

混凝土的抗壓強度與水泥石本身的孔隙率密切相關，而孔隙率的大小與水灰比及水泥的水化程度有關。當加入減水劑后，因其減水作用可明顯降低水灰比，提高混凝土的抗壓強度。減水劑的分散作用可以強化水泥的水化程度，同時，水泥漿中摻入適量減水劑，能使水泥漿早期水化產物生長有所延緩，這種延緩作用將促使其水化產物生長得更加充分、完整，從而使硬化水泥石的網絡結構更加致密。

2.2 引氣劑的影響

引氣劑增加了混凝土中的氣泡，減小了水泥漿體的有效面積消弱了水泥石與集料間的粘結強度造成了混凝土抗壓強度的降低。

2.3 膨脹劑的影響

膨脹劑本身具有一定活性，可視為膠凝材料的一部分，混凝土早期強度隨膨脹劑的摻量增加而降低，但不成正比關系。后期強度可以達到甚至超過基準混凝土的強度，但摻量不能過大。如果摻量過大，會使混凝土強度明顯下降。

2.4 調凝劑的影響

常用的調凝劑主要有緩凝劑、早強劑和速凝劑，該類外加劑的應用主要是調節混凝土的凝結時間或改變混凝土強度發展規律?；炷辆從齽┗蚓從詼p水劑對混凝土的早強強度發展不利，但摻加緩凝劑后混凝土的后期強度均較空白混凝土強度略有提高?；炷猎鐝妱┮话憧梢栽黾覥3S組分水化速率和強度發展速率，對提高混凝土構件早期強度有利，但后期強度增長緩慢，對混凝土后期強度影響不大或略有降低?；炷恋乃倌齽┲饕獞糜趪娚浠炷?，可以使混凝土迅速終凝，形成強度，但對混凝土后期強度影響較大，使混凝土強度有較大損失

3 結語

混凝土的強度是衡量混凝土質量的重要參數之一?；炷恋膹姸仁艿皆牧?、成型工藝、養護條件等方面的影響。因此，當進行科研實驗時，應盡力蔽掉混凝土負面影響因素，確?？蒲性囼灲Y果準確性，降低混凝土試驗的誤差；當進行混凝土工程建設時，必須針對實際情況，避免影響混凝土質量的負面因素的出現。

參考文獻

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