混凝土强度与时间和温度关系(影响普通混凝土强度的因素)

Posted 2023-06-01

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混凝土强度与时间和温度关系(影响普通混凝土强度的因素)

1影响混凝土强度的主要因素

影响混凝土强度的因素很多，从内因来说主要有水泥强度、水灰比和骨料质量。水泥强度和水灰比：混凝土的强度主要来自水泥石以及与骨料之间的粘结强度。水泥强度越高，则水泥石自身强度及与骨料的粘结强度就越高，混凝土强度也越高。试验证明，混凝土与水泥强度成正比关系。水泥完全水化的理论需水量约为水泥重的23%左右，但实际拌制混凝土时，为获得良好的和易性，水灰比大约在0.40--0.65之间，多余水分蒸发后，在混凝土内部留下孔隙，且水灰比越大，留下的孔隙越大，使有效承压面积减少，混凝土强度也就越小。

另一方面，多余水分在混凝土内的迁移过程中遇到粗骨料时，由于受到粗骨料的阻碍，水分往往在其底部积聚，形成水泡，极大地削弱砂浆与骨料的粘结强度，使混凝土强度下降。因此，在水泥强度和其他条件相同的情况下，水灰比越小，混凝土强度越高，水灰比越大，混凝土强度越低。但水灰比太小，混凝土过于干稠，使得不能保证振捣均匀密实，强度反而降低。试验证明，在相同的情况下，混凝土的强度( Mpa)与水灰比呈有规律的曲线关系，而与灰水比则成线性关系。

2 影响强度的其它因素

为了使混凝土能达到预定的强度，还必须在施工中搅拌均匀、捣固密实，养护良好并使之达到规定的龄期。
（一）施工条件的影响：施工条件是确保混凝土结构均匀密实、硬化正常、达到设计要求强度的基本条件。在施工过程中必须把拌合物搅拌均匀，浇注后必须捣固密实，且经良好的养护才能使混凝土硬化后达到预定的强度。采用机械搅拌比人工搅拌的拌合物更均匀，同时采用机械捣固的混凝土更密实，因此机械捣固可适用于更低水灰比的拌合物；能获得更高的强度。改进施工工艺性能也能提高混凝土强度，如采用分次投料搅拌工艺、高速搅拌机搅拌、高频或多频振捣器振捣、二次振捣工艺都会有效的提高混凝土的强度。

（二）养护条件的影响：为了获得质量良好的混凝土，混凝土成型后必须在一定的养护条件下（包括养护温度）进行养护，目的是保证水泥水化的正常进行，以达到预定的强度和其他性能。周围环境湿度是保证水泥正常水化、混凝土顺利成型的一个重要条件。在适当的湿度下，水泥能正常水化，使混凝土强度充分发展。如果湿度不足，混凝土表面会发生失水干燥现象，迫使内部水分向表面迁移，造成混凝土结构疏松、干裂，不但降低强度，而且还将影响混凝土的耐久性能。环境温度对水泥水化作用的影响是显著的。养护温度高，可以加快水泥水化速度，混凝土早期强度高；反之，混凝土在低温下强度发展相应迟缓，尤其温度在冰点以下时，不但水泥水化基本停止，而且还会在混凝土中结冰造成强度大幅下降。初期养护温度越高，混凝土强度衰退越低。但温度不能太高，太高由于急速的水化会导致水泥粒子表面的塑料矿物水化很快形成致密的水化产物层，阻碍水分向粒子内部的渗入，妨碍了水泥的进一步水化；同时，由于过快的早期水化速度导致水化产物中结晶尺寸过小，相互间的搭接不充分，导致不均匀分布，在水化物稠度较低的区域成为水泥石中的薄弱点，从而降低整体强度。而在养护温度相对较低的情况下，如在4-23℃，由于水化缓慢，具有充分的扩散时间，从而使水化物得以在水泥石中均匀分布。

（三）实验条件对混凝土强度测定值的影响
1、试件尺寸实践证明试件的尺寸越小，测得的强度越高，原因是大试件内部缺陷存在的概率增大及环箍效应的作用的减小所引起的。
2、试件形状对棱柱体来说，由于消除了环箍效应的影响，其抗压强度比立方体略低。
3、表面状态当混凝土试件受压面上有油脂类润滑物质存在时，由于压板与试件间摩擦力减小使环箍效应影响减小，试件将因垂直裂纹，测得的强度值较低。
4、含水程度由于潮湿情况对混凝土的影响，气干试件比饱和状态下的相应试件要高20-25%，可能由于水的软化作用及水泥浆体中存在拆开力引起的。
5、加速速度由于破坏是试件变形达到一定程度时才发生的，当实验加荷速度较快时，材料变形的增长落后于荷载的增加，因此破坏时的强度值偏高。

普通混凝土划分为下列强度等级：C7.5、C10、 C15、 C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55 及C60 等十二个等级。混凝土强度等级是混凝土结构设计时强度计算取值的依据，同时也是混凝土施工中控制工程质量和工程验收时的重要依据在抗压时应先擦干表面水分，再看外形是否变形；在施加压力时对于强度等级小于C30 的混凝土，加载速度为0.3～0.5 MPa∕s；强度等级大于C30 小于C60 时，取05～0.8 MPa∕s.的加载速度。强度等级大于C60 的混凝土，取0.8～1.0 MPa∕s 的加载速度。记录破坏荷载并进行计算。

（四）骨料有害杂质含量：细骨料中的有害杂质主要包括两方面:①粘土和云母。它们粘附于砂、石子表面或夹杂其中，严重降低水泥与砂的粘结强度，从而降低混凝土的强度、抗渗性和抗冻性，增大混凝土的收缩。②有机质、硫化物及硫酸盐。它们对水泥有腐蚀作用，从而影响混凝土的性能。因此对有害杂质含量必须加以限制。

（五）颗粒形态及表面特征：粗骨料的颗粒形状以近立方体或近球状体为最佳，但在岩石破碎生产碎石的过程中往往产生一定量的针、片状，使骨料的空隙率增大，并降低混凝土的强度。

（六）混凝土硬化时间及龄期的影响：混凝土强度随龄期的增长而逐渐提高，在正常使用环境和养护条件下，混凝土早期强度（3—7天）发展较快，28 天可达到设计强度。此后强度发展逐渐缓慢，在混凝土养护过程中温度、湿度和龄期是影响强度形成的主要因素。混凝土在潮湿的环境下养护，形成的强度要远高于干燥环境下形成的强度。因此，为了使混凝土正常硬化，促进强度的形成和提高，应创造和维持一定的潮湿环境，尤其在夏季高温季节，由于气温高，水分蒸发快，要特别注意洒水养护。如果混凝土养护温度过低或冰点下，由于水泥的水化反应的停止，使混凝土强度不再发展，甚至冰冻作用造成混凝土强度的损失。所以环境要求如下：成型室：20℃±2℃，相对湿度＞50℅ ；养护箱：20℃±1℃，相对湿度＞90℅ ；养护水：：20℃±1℃。

3 提高混凝土强度可采取的措施

(1)采用高标号水泥。
(2)尽可能降低水灰比，或采用干硬性混凝土。
(3)采用优质砂石骨料，选择合理砂率。
(4)采用机械搅拌和机械振捣，确保搅拌均匀性和振捣密实性，加强施工管理。
(5)改善养护条件，保证一定的温度和湿度条件，必要时可采用湿热处理，提高早期强度。特别对掺混合材料的混凝土或用粉煤灰水泥、矿渣水泥、火山灰水泥配制的混凝土，湿热处理的增强效果更加显著，不仅能提高早期强度，后期强度也能提高。
(6)掺入减水剂或早强剂，提高混凝土的强度或早期强度。
(7)掺硅灰或超细矿渣粉也是提高混凝土强度的有效措施。