1、1 混凝土原料構成及其作用混凝土是一種由水泥、砂、石骨料、水及其它外加材料按一定比例均勻拌和,經一定時間硬化而形成的人造石材。在混凝土中,砂石起骨架作用稱為骨料,水泥與水形成水泥漿,水泥漿包裹在骨料表面并填充其空隙。在硬化前,水泥漿起潤滑作用,賦予拌和物一定的和易性,便于施工。水泥漿硬化后,則將骨料膠結成一個堅實的整體。混凝土強度的高低,直接影響到建筑物結構安全,情況嚴重的將造成建筑物倒塌,嚴重危害到人們的生命安全。因此,在施工中對混凝上的強度應有足夠的重視。2 混凝土強度等級與混凝土強度平均值及其標準差的關系混凝土強度等級是根據混凝土強度分布的平均值減去1.645倍標準差確定的,保證混凝土強

2、度標準值具有95%的保證率,低于該標準值的概率不大于5%,充分地保證結構的安全。從這個定義推定,抽樣檢驗的N組件的混凝土強度平均值一定不小于混凝土設計強度等級,而強度平均值的大小取決于標準差的大小。因此施工人員必須明確,不但要使混凝土強度平均值大于混凝土強度的變異性,更要使混凝土強度標準差降低到最低值。這樣既保證了工程質量又降低了工程造價,是行之有效的節約措施。3 影響混凝土強度的因素普通混凝土受力破壞一般出現在骨料和水泥石的分界面上,是常見的粘結面破壞的形式。在普通混凝土中,骨料最先破壞的可能性小,因為骨料強度通常大大超過水泥石和粘結面的強度。所以混凝土的強度主要決定于水泥石強度及其與骨料表

3、面的粘結強度。而水泥石強度及其與骨料的粘結強度又與水泥標號、水灰比、及骨料的性質有密切關系。當水泥石強度較底時,水泥石本身容易受到破壞。此外混凝土的強度還受施工質量、養護條件及齡期的影響。3.1 水灰比和水泥標號是決定混凝土強度的主要因素水泥是混凝土中的活性成分,其強度的大小直接影響著混凝土強度的高低。從混凝土強度表達式:fcu.o=Afce(C/W-B可以看出,在配合比相同的條件下,所用的水泥標號越高,制成的混凝土強度越高。當水泥相同時,混凝土的強度取決于水灰比。當水泥水化時所需的結合水,一般只占水泥重量的23%左右。如果結合水較大(約占水泥重量的4070%,混凝土硬化后,多余的水分殘留在混

4、凝土中形成氣泡或蒸發后形成氣孔,大大地減少了混凝土抵抗荷載的實際有效斷面,可能在空隙周圍產生應力集中。因此,在水泥標號相同的情況下,水灰比愈小,水泥石的強度愈高,與骨料粘結力愈大,混凝土的強度就愈高。如果加水太少,拌和物過于干硬,在一定的搗實成型條件下,無法保證澆灌質量,混凝土中將出現較多的蜂窩孔洞,混凝土強度也將下降。3.2 粗骨料的影響粗骨料對混凝土強度也有一定的影響。當石質強度相等時,決定于骨料的表面粗糙度。如:碎石表面比卵石表面粗糙,它與水泥砂漿的粘結力比卵石大;當水灰比相等或配合比相同時,兩種材料配制的混凝土,碎石的混凝土強度比卵石強。一般混凝土的粗骨料控制在3.2cm左右。對于砂的

5、質量對混凝土的強度也有一定的影響。如果砂的含泥量大,含有一定量的有害雜質,也會降低混凝土強度。因此,通常在施工中使用清水砂。3.3 溫度和濕度的影響混凝土的硬化在于水泥的水化作用。周圍環境溫度對水泥水化的速度有顯著的影響:溫度升高,水泥水化速度加快,混凝土強度增長加快。反之,溫度降低,水泥水化速度降低,混凝土強度增長緩慢。當溫度降至冰點以下時,則由于混凝土中的水分大部分已結冰,水泥顆粒不能與冰發生化學反應,混凝土的強度停止發展,而且孔隙內水分結冰會引起膨脹(水結冰體積可膨脹約9%,作用在孔隙毛細管內壁,使混凝土內部結構遭到破壞,已經獲得的強度(如果在結冰前,混凝土已經不同程度地硬化的話受到損失

6、。當氣溫忽高忽底反復凍融,混凝土內部的微裂逐漸增長、擴大,使混凝土強度逐漸降低,表面出現剝落,甚至混凝土完全崩潰。周圍環境的濕度對水泥的水化作用也有顯著影響:濕度適當,水泥水化進行順利,混凝土強度增長較快。如果濕度不夠,混凝土因缺水而影響水泥水化作用的正常進行,甚至停止水化。使混凝土結構疏松,滲水性增大或形成干縮裂縫,影響耐久性。為了使混凝土正常硬化,必須在成型后一定時間內維護周圍環境,保證一定溫度和濕度。當混凝土凝結以后,表面應覆蓋草袋等物并不斷澆水,防止其發生不正常的收縮。在夏季應注意澆水,保持必要的濕度;在冬季注意保溫,保持必要的溫度。一般采取綜合蓄熱法及蒸養法。3.4 齡期的影響混凝土

7、在正常養護條件下,其強度將隨著齡期的增加而提高,最初714d內強度增長較快,28d以后增長緩慢。4 提高混凝土強度的措施根據影響混凝土強度的因素分析,提高混凝土強度可以從以下幾個方面采取措施: 4.1 采用高標號水泥如:采用早強水泥,或在混凝土中摻入早強劑,均可提高混凝土早期強變。4.2 盡可能降低水灰比為使混凝土拌和物中的游離水分減少,采用較小的水灰比,用水量小的干硬性混凝土,或在混凝土中摻入減水劑。4.3 采用濕熱處理將混凝土放在溫度低于100的常壓蒸汽中進行養護。一般混凝土經過1620d的蒸汽養護后,其強度即可達到正常條件下養護28d強度的7080%。蒸汽養護的最適宜溫度隨水泥品種而不同

8、。用普通水泥時,最適宜的養護溫度為80左右,用礦渣水泥及火山灰水泥時,則為90左右。將混凝土構件放在175的溫度及8個大氣壓的壓蒸鍋內進行養護。在高溫的條件下,水泥水化時析出的氫氧化鈣,不僅能與活性的氧化硅結合,而且亦能與結晶狀態的氧化硅相結合,生成含水硅酸鹽結晶,使水泥的水化加速,硬化加快,而且混凝土的強度也大大提高。對摻有活性混合材料的水泥更為有效。4.4 采用機械攪拌和振搗機械攪拌比人工拌和能使混凝土拌和物更均勻,特別在拌和低流動性混凝土拌和物時效果更顯著。攪拌時間越長,混凝土強度越高。但考慮到能耗、施工進度等,一般要求控制在23min之間。利用振搗器搗實時,能提高混凝土拌和物的流動性,

9、使混凝土拌和物能很好的充滿模型,排除混凝土中氣泡,內部空隙大大減少,提高了混凝土的密實度,從而大大提高了混凝土強度。1、在以標號表達混凝土強度分級的原有體系中,混凝土立方體抗壓強度用“R”來表達。根據有關標準規定,建筑材料強度統一由符號“f”表達。混凝土立方體抗壓強度為“fcu”。其中,“cu”是立方體的意思。而立方體抗壓強度標準值以“fcu,k”表達,其中“k”是標準值的意思,例如混凝土強度等級為C20時,fcu,k=20N/mm2(MPa,即立方體28d抗壓強度標準值為20MPa。2、新標準混凝土配制強度計算公式為:fcu,o=fcu,k+t·式中:fcu,o混凝土配制強度MPa;fcu,k混凝土設計齡期的強度標準值MPa;t 概率度系數混凝土強度標準差MPa。3、現行國家標準及國內各行業標準,對混凝土配合比設計強度計算和混凝土生產質量控制,均采用以混凝土強度標準差(為主要參數的計算方法。國家標準GB50204-1992混凝土結構工程施工及驗收規范和JGJ55-2000普通混凝土配合比設計規程,以及有關建工系統混凝土的強度保證率(P均采用95%,相應的概率度系數(t為1.645,因而混凝土配制強度的計算公式均為:fcu,o=fcu,k+1.6454、式中：f