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          2021

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          混凝土強(qiáng)度影響因素

          作者:


            1.(一)混凝土的強(qiáng)度

            強(qiáng)度是混凝土***重要的性質(zhì),混凝土的其他性能與強(qiáng)度均有密切關(guān)系,混凝土的強(qiáng)度也是配合比設(shè)計(jì)、施工控制和質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定的主要技術(shù)指標(biāo)。

            根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010-2002),混凝土的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)按立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值確定,混凝土立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值系指標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)的邊長(zhǎng)為150mm的立方體試件,在28天齡期用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)得的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度?;炷翉?qiáng)度等級(jí)的劃分主要是為了方便設(shè)計(jì)、施工驗(yàn)收等。強(qiáng)度等級(jí)的選擇主要根據(jù)建筑物的重要性、結(jié)構(gòu)部位和荷載情況確定。

            2.①影響混凝土強(qiáng)度的主要因素。

            影響混凝土強(qiáng)度的因素很多,從內(nèi)因來(lái)說(shuō)主要有水泥強(qiáng)度、水灰比和骨料質(zhì)量;

            (1)水泥強(qiáng)度和水灰比:

            混凝土的強(qiáng)度主要來(lái)自水泥石以及與骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度。水泥強(qiáng)度越高,則水泥石自身強(qiáng)度及與骨料的粘結(jié)強(qiáng)度就越高,混凝土強(qiáng)度也越高,試驗(yàn)證明,混凝土與水泥強(qiáng)度成正比關(guān)系。

            水泥完全水化的理論需水量約為水泥重的23%左右,但實(shí)際拌制混凝土?xí)r,為獲得良好的和易性,水灰比大約在0.40~0.65之間,多余水分蒸發(fā)后,在混凝土內(nèi)部留下孔隙,且水灰比越大,留下的孔隙越大,使有效承壓面積減少,混凝土強(qiáng)度也就越小。另一方而,多余水分在混凝土內(nèi)的遷移過(guò)程中遇到粗骨料時(shí),由于受到粗骨料的阻礙,水分往往在其底部積聚,形成水泡,極大地削弱砂漿與骨料的粘結(jié)強(qiáng)度,使混凝土強(qiáng)度下降。因此,在水泥強(qiáng)度和其他條件相同的情況下,水灰比越小,混凝土強(qiáng)度越高,水灰比越大,混凝土強(qiáng)度越低。但水灰比太小,混凝土過(guò)于干稠,使得不能保證振搗均勻密實(shí),強(qiáng)度反而降低。試驗(yàn)證明,在相同的情況下,混凝土的強(qiáng)度( Mpa)與水灰比呈有規(guī)律的曲線關(guān)系,而與灰水比則成線性關(guān)系。

            (2)骨料的品質(zhì):骨料中的有害物質(zhì)含量高,則混凝土強(qiáng)度低,骨料自身強(qiáng)度不足,也可能降低混凝土強(qiáng)度。

            1. 骨料有害雜質(zhì)含量。細(xì)骨料中的有害雜質(zhì)主要包括兩方面:①粘土和云母。它們粘附于砂表面或夾雜其中,嚴(yán)重降低水泥與砂的粘結(jié)強(qiáng)度,從而降低混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性和抗凍性,增大混凝土的收縮。②有機(jī)質(zhì)、硫化物及硫酸鹽。它們對(duì)水泥有腐蝕作用,從而影響混凝土的性能。因此對(duì)有害雜質(zhì)含量必須加以限制?!督ㄖ蒙啊?GB/T14684-2001)

            2. 顆粒形態(tài)及表面特征。粗在巖石破碎生產(chǎn)碎石的過(guò)程中往往產(chǎn)生一定量的針、片狀,使骨料的空隙率增大,并降低混凝土的強(qiáng)度,

            從外因來(lái)說(shuō),則主要有施工條件、養(yǎng)護(hù)溫度、濕度、齡期、試驗(yàn)條件和外加劑等等。分析影響混凝土強(qiáng)度各因素的目的,在于可根據(jù)工程實(shí)際情況,采取相應(yīng)技術(shù)措施,提高混凝土的強(qiáng)度。

            1.施工條件:施工條件主要指攪拌和振搗成型。一般來(lái)說(shuō)機(jī)械攪拌比人工攪拌均勻,因此強(qiáng)度也相對(duì)較高;攪拌時(shí)間越長(zhǎng),混凝土強(qiáng)度越高,如圖4-13。但考慮到能耗、施工進(jìn)度等,一般要求控制在2~3min之間;投料方式對(duì)強(qiáng)度也有一定影響,如先投入粗骨料、水泥和適量水?dāng)嚢枰欢〞r(shí)間,再加入砂和其余水,能比一次全部投料攪拌提高強(qiáng)度10%左右。

            一般情況下,采用機(jī)械振搗比人工振搗均勻密實(shí),強(qiáng)度也略高。而且機(jī)械振搗允許采用更小的水灰比,獲得更高的強(qiáng)度。此外,高頻振搗,多頻振搗和二次振搗工藝等,均有利于提高強(qiáng)度。

            2.養(yǎng)護(hù)條件:混凝土澆筑成型后的養(yǎng)護(hù)溫度、濕度是決定強(qiáng)度發(fā)展的主要外部因素。

            養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度高,水泥水化速度加快,混凝土強(qiáng)度發(fā)展也快,早期強(qiáng)度高;

            若溫度在冰點(diǎn)以下,不但水泥水化停止,而且有可能因冰凍導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)疏松,強(qiáng)度嚴(yán)重降低,尤其是早期混凝土應(yīng)特別加強(qiáng)防凍措施。

           ?、? 1.混凝土的立方體的養(yǎng)護(hù)。根據(jù)我國(guó)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》(GBJ81—85)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件為溫度20±2℃,相對(duì)濕度95%以上;標(biāo)準(zhǔn)齡期為28天。在上述條件下測(cè)得的抗壓強(qiáng)度值稱(chēng)為混凝土立方體抗壓強(qiáng)度,以 表示。其測(cè)試和計(jì)算方法詳見(jiàn)試驗(yàn)部分。混凝土澆筑完畢后,應(yīng)及時(shí)采取有效的養(yǎng)護(hù)措施:

            a、應(yīng)在澆筑完畢后的12h內(nèi)混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù);

            b、混凝土澆水養(yǎng)護(hù)的時(shí)間:對(duì)采用硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥拌制的混凝土,不得少于7d;對(duì)摻用緩凝外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土,不得少于14d;

            c、澆水次數(shù)應(yīng)能保持混凝土處于濕潤(rùn)狀態(tài);

            d、采用朔料布覆蓋養(yǎng)護(hù)的混凝土,其敞露的全部表面應(yīng)覆蓋嚴(yán)密,并應(yīng)保持朔料布內(nèi)有凝結(jié)水;

            e、混凝土強(qiáng)度達(dá)到1.2N/mm2前,不得在其上踩踏或安裝模板及支架;

           ?、?混凝土表面不宜澆水或使用塑料布覆蓋時(shí),宜涂刷養(yǎng)護(hù)劑。

            濕度通常指的是空氣相對(duì)濕度。相對(duì)濕度低,空氣干燥,混凝土中的水分揮發(fā)加快,致使混凝土缺水而停止水化,混凝土強(qiáng)度發(fā)展受阻。另一方面,混凝土在強(qiáng)度較低時(shí)失水過(guò)快,極易引起干縮,影響混凝土耐久性。因此,應(yīng)特別加強(qiáng)混凝土早期的澆水養(yǎng)護(hù),確?;炷羶?nèi)部有足夠的水分使水泥充分水化。根據(jù)有關(guān)規(guī)定和經(jīng)驗(yàn),在混凝土澆筑完畢后12h內(nèi)應(yīng)開(kāi)始對(duì)混凝土加以覆蓋或澆水,對(duì)硅酸鹽水泥、普通水泥和礦渣水泥配制的混凝土澆水養(yǎng)護(hù)不得少于7天;對(duì)摻有緩凝劑、膨脹劑、大量摻合料或有防水抗?jié)B要求的混凝土澆水養(yǎng)護(hù)不得少于14天。

            ③. 齡期是指混凝土在正常養(yǎng)護(hù)下所經(jīng)歷的時(shí)間。隨養(yǎng)護(hù)齡期增長(zhǎng),水泥水化程度提高,凝膠體增多,自由水和孔隙率減少,密實(shí)度提高,混凝土強(qiáng)度也隨之提高。7D內(nèi)強(qiáng)度增長(zhǎng)較快,而后增幅減少,28天以后,強(qiáng)度增長(zhǎng)更趨緩慢,但如果養(yǎng)護(hù)條件得當(dāng),則在數(shù)十年內(nèi)仍將有所增長(zhǎng)。

           ?、? 試件形狀:主要指棱柱體和立方體試件之間的強(qiáng)度差異。由于“環(huán)箍效應(yīng)”的影響,棱柱體強(qiáng)度較低,這在前面已有分析。

           ?、? 表面狀態(tài):表面平整,則受力均勻,強(qiáng)度較高;而表面粗糙或凹凸不平,則受力不均勻,強(qiáng)度偏低。若試件表面涂潤(rùn)滑劑及其他油脂物質(zhì)時(shí),“環(huán)箍效應(yīng)”減弱,強(qiáng)度較低。

           ?、?加載速度:根據(jù)混凝土受壓破壞理論,混凝土破壞是在變形達(dá)到極限值時(shí)發(fā)生的。當(dāng)加載速度較快時(shí),材料變形的增長(zhǎng)落后于荷載的增加速度,故破壞時(shí)的強(qiáng)度值偏高;相反,當(dāng)加載速度很慢,混凝土將產(chǎn)生徐變,使強(qiáng)度偏低。

           ?、?提高混凝土強(qiáng)度的措施。根據(jù)上述影響混凝土強(qiáng)度的因素分析,提高混凝土強(qiáng)度可從以下幾方面采取措施:

            (1)采用高標(biāo)號(hào)水泥。

            (2)盡可能降低水灰比,或采用干硬性混凝土。

            (3)采用優(yōu)質(zhì)砂石骨料,選擇合理砂率。

            (4)采用機(jī)械攪拌和機(jī)械振搗,確保攪拌均勻性和振搗密實(shí)性,加強(qiáng)施工管理。

            (5)改善養(yǎng)護(hù)條件,保證一定的溫度和濕度條件,必要時(shí)可采用濕熱處理,提高早期強(qiáng)度。特別對(duì)摻混合材料的混凝土或用粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥配制的混凝土,濕熱處理的增強(qiáng)效果更加顯著,不僅能提高早期強(qiáng)度,后期強(qiáng)度也能提高。

            (6)摻入減水劑或早強(qiáng)劑,提高混凝土的強(qiáng)度或早期強(qiáng)度。

            (7)摻硅灰或超細(xì)礦渣粉也是提高混凝土強(qiáng)度的有效措施。

            備注:施工質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)條件。攪拌均勻、振搗密實(shí)是混凝土強(qiáng)度的重要保證。適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)溫度和澆水養(yǎng)護(hù)是保證混凝土強(qiáng)度的基本措施。如果振搗不密實(shí)留下蜂窩、空洞,強(qiáng)度就嚴(yán)重下降,如果溫度過(guò)低產(chǎn)生凍害或溫度過(guò)高產(chǎn)生溫度裂縫,強(qiáng)度嚴(yán)重降低,結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響較大。如果澆水養(yǎng)護(hù)不足,混凝土產(chǎn)生干縮裂縫,也嚴(yán)重降低混凝土性能。因此,要保證混凝土良好的性能,施工養(yǎng)護(hù)是一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。

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