理论教育 影响混凝土强度的关键因素分析

影响混凝土强度的关键因素分析

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:混凝土的强度主要取决于水泥石的强度及其与集料间的粘结力,而水泥石的强度及其与集料间的粘结力又取决于水泥的强度等级与水胶比的大小。当水胶比小于0.40时,碎石混凝土强度比卵石混凝土高约1/3。当温度在0℃以下时,水泥水化反应停止,混凝土强度停止发展。因此,必须采取严格有效的控制措施和手段,以保证混凝土的施工质量。

影响混凝土强度的关键因素分析

1.水泥强度等级与水胶比

水泥强度等级与水胶比是影响混凝土强度的决定性因素。混凝土的强度主要取决于水泥石的强度及其与集料间的粘结力,而水泥石的强度及其与集料间的粘结力又取决于水泥的强度等级与水胶比的大小。在相同配合比、相同成型工艺、相同养护条件的情况下,水泥强度等级越高,配制的混凝土强度越高。

在水泥品种、水泥强度等级不变时,混凝土在振动密实条件下,水胶比越小,强度越高(图4-9、图4-10)。

图4-9 混凝土强度与水胶比的关系

图4-10 混凝土强度与胶水比的关系

大量试验结果表明,在原材料一定的情况下,混凝土28d龄期抗压强度fcu,0与水泥实际强度fce及胶水比(B/W)之间的关系符合下列经验公式:

式中 fcu,0——混凝土28d龄期的抗压强度(MPa);

αa、αb——回归系数(碎石:αa=0.53,αb=0.20;卵石:αa=0.49,αb=0.13);

B/W——胶水比;

fce——水泥28d抗压强度实测值(MPa)。

当无28d抗压强度实测值时,fce可按以下方法确定:

fce=γc·fcek

式中 γc——水泥强度等级值的富余系数,可按实际统计资料确定;

fce,k——水泥强度等级值(MPa)。(www.daowen.com)

2.集料品种、规格与质量

碎石表面粗糙、有棱角,与水泥石的胶结力较强,而且相互之间有嵌固作用,所以在其他条件相同时,碎石混凝土强度高于卵石混凝土。当水胶比小于0.40时,碎石混凝土强度比卵石混凝土高约1/3。因此,当配制高强度混凝土时,往往选择碎石。

3.养护条件

温度及湿度对混凝土强度的影响,本质上是对水泥水化的影响。养护温度越高,水泥早期水化越快,混凝土的早期强度越高。但混凝土早期养护温度过高(40℃以上),因水泥水化产物来不及扩散而使混凝土后期强度反而降低。当温度在0℃以下时,水泥水化反应停止,混凝土强度停止发展。这时还会因为混凝土中的水结冰产生体积膨胀,对混凝土产生相当大的膨胀压力,使混凝土结构破坏,强度降低。

湿度是决定水泥能否正常水化的必要条件。浇筑后的混凝土所处环境湿度相宜,水泥水化反应顺利进行,混凝土强度得以充分发展。若环境湿度较低,水泥不能正常进行水化作用,甚至停止水化,混凝土强度将严重降低或停止发展。

为了保证混凝土强度正常发展和防止失水过快引起的收缩裂缝,混凝土浇筑完毕后,应及时覆盖和浇水养护。气候炎热和空气干燥时,如不及时进行养护,混凝土中水分会蒸发过快,出现脱水现象,混凝土表面出现片状、粉状剥落和干缩裂纹等劣化现象,混凝土强度明显降低;在冬季应特别注意保持必要的温度,以保证水泥能正常水化和防止混凝土内水结冰引起的膨胀破坏。

4.龄期

在正常养护条件下,混凝土强度随龄期的增长而增大,最初7~14d发展较快,28d后强度发展趋于平缓,所以混凝土以28d龄期的强度作为质量评定依据。

在混凝土施工过程中,经常需要尽快知道已成型混凝土的强度,所以快速评定混凝土强度就非常必要。

工程技术人员常用下面的经验公式来估算混凝土28d强度:

式中 f28——混凝土28d龄期的抗压强度(MPa);

fn——混凝土nd龄期的抗压强度(MPa);

n——养护龄期[d(n≥3)]。

该公式仅适用于在标准条件下养护中等强度(C20~C30)的混凝土。对较高强度混凝土(≥C35)和掺入外加剂的混凝土,用该公式估算会产生很大误差。

5.施工方法、施工质量及其控制

混凝土的搅拌、运输、浇筑、振捣、现场养护是一项复杂的施工过程,受到各种不确定性随机因素的影响。配料的准确、振捣密实程度、拌合物的离析、现场养护条件的控制以至施工单位的技术和管理水平都会造成混凝土强度的变化。因此,必须采取严格有效的控制措施和手段,以保证混凝土的施工质量。

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