砼强度的几大影响因素概述

邓宋喜

中铁十一局二公司

砼强度的几大影响因素概述

邓宋喜

中铁十一局二公司

1.水泥强度和水灰比、砂率是影响砼强度的首要因素

1.1 砼的受力破坏, 主要出现在水泥石与骨料的分界面上以及水泥石中, 因为这些部位往往存在孔隙和潜在微裂缝等结构缺陷, 是砼中的薄弱环节。所以, 砼的强度主要取决于水泥石的强度及其与骨料间的黏结力, 而水泥石与骨料间的黏结力主要取决于水泥强度。因此, 水泥强度是影响砼强度的首要因素, 也可以说是起决定性作用的因素。水泥强度愈高, 黏结力愈强, 砼强度就愈高, 反之砼强度就愈低。因此, 必须要使用强度符合国家标准的水泥。

1.2 在配合比设计中水灰比、用水量、砂率是三个重要的参数, 其中水灰比显得尤为重要。水灰比就是水与水泥的比例, 对砼的强度和性质起决定性作用。强度、耐久性、抗冻性、抗渗等都与砼的密实性有直接关系, 而砼的密实性取决于砼内部含水量的大小, 如果水灰比大, 砼中的用水量就相对加大, 在水泥硬化后, 残余的一部分水存在于砼中, 这些游离水慢慢蒸发后, 在砼内部留下了许多气泡气孔, 这些微小气泡把骨料与骨料隔开, 也把水泥与骨料隔开。因此,降低了砼的强度, 增加了砼的收缩量, 砼的密实度也相对降低。水灰比过大, 还会使砼分层、离析, 使砼内部产生裂缝。因此, 配合比设计时尽量使用最小用水量。

1.3 砂率大小对砼的质量有很大影响,特别用细砂时, 对砼干缩影响较大, 表面易产生微裂缝。砂率过大时, 砼易产生泌水现象, 影响砼和易性。因此, 砼强度也将受到影响。砂率在砼配合比设计规范中并没有严格规定, 它的最佳含量应与水泥和水组成的砂浆充满石子的空隙再乘以剩余系数也称拨开系数, 一般为1.1～1.4, 还要参考砼的坍落度、石子的种类和粒径及砂的细度而定,在实际应用中不能随意加减。

2.骨料状况对砼强度的影响

2.1 骨料的级配和质量, 不但对砼的和易性有很大影响,而且对砼强度也有影响。级配良好质地坚硬的骨料, 由于其总表面积和孔隙相对较小, 不但节约了水泥, 还能增加砼的密实性和强度, 特别是在高强度砼中, 骨料对强度的影响更大。粗骨料的表面特征如表面粗糙、多棱角的碎石, 能增大骨料与水泥浆的黏结力, 在水灰比相同的条件下, 碎石砼比卵石砼强度提高10%左右。

2.2 骨料的含泥量和泥块含量对砼强度的影响, 在相关标准中对骨料的含泥量和泥块含量有严格的规定。因为它们能与水泥混杂在一起, 包裹在骨料的表面, 也影响了水泥与骨料的黏结。同时泥块夹在水泥颗粒之间也影响了砼的凝结, 而且后期强度也偏低, 它们的危害是很大的, 不容忽视。

2.3 针、片状颗粒也会对硷强度造成损失。针、片状颗粒在拌制过程中会产生较大阻力, 影响砼的均匀性, 而且, 在浇筑时又严重影响了砼的流动性。针、片状颗粒也容易折断, 增大了骨料间的孔隙, 从而难以密实, 间接地影响砼强度, 所以在施工中一定要严格控制针、片状颗粒骨料含量。

2.4 骨料中有害物质对砼强度也有一定影响。骨料中的有害物质有云母、轻物质、有机物、硫酸盐和硫化物。云母呈薄片状,表面光滑与水泥石的黏结非常薄弱, 会降低砼的强度和耐久性。轻物质指砂中表观密度小于岁而的物质如煤渣、草根、树叶等, 它们的质量轻, 颗粒软弱, 与水泥石黏结力很差, 会使砼强度降低。硫化物和硫酸盐在水泥中发生反应, 使砼发生腐蚀以至破坏。有机物含量多, 会延迟砼的硬化, 影响砼强度增长。

2.5 碱——硅酸盐反应, 对硅的影响是不可忽视的。硅质骨料与硅中的碱发生潜在碱一硅酸盐反应, 使砼发生体积膨胀, 产生裂纹, 降低砼强度。碱集料反应在世界各地造成砼工程的严重破坏, 包括大坝、桥梁、立交桥、港口建筑、工业与民用建筑, 其后果是耗费巨额维修费用或重建费用。骨料在砼中起着重要的作用, 在使用中一定要对其品质和成分进行检验, 必检项目指标达到标准要求时才能配制砼, 不经检验的骨料是不允许使用的。

3.拌和水对砼强度的影响

水的质量是影响砼强度的重要的因素。一般饮用水都可以拌制砼。近年来, 随着环境的进一步恶化, 水质被严重污染。这种被污染的水含有一些化学成分, 对砼产生很大的危害。这些有害物质有硫化物、硫酸盐、氯化物等, 它们不但影响砼的和易性和凝结, 而且有损于砼强度的正常发展, 降低砼的耐久性, 加快钢筋砼的腐蚀, 导致预应力钢筋的脆断。同时, 污染砼表面影响观感。因此, 对砼拌和水尤其受污染的水, 须经化验后证明有害于水泥硬化和侵蚀性元素的含量不超标时才能使用。这些需化验的项目有pH值、氧化物、硫酸盐、硫化物、不溶物和可溶物。根据砼和钢筋砼的不同品种的相应的要求, 不符合要求的水坚决禁止使用于砼工程, 否则对砼的质量将造成一定危害而影响砼的强度。

4.硬化时间和养护条件对砼强度的影响

4.1 砼的强度随着龄期的增长而逐渐提高, 在正常使用的环境和养护条件下, 砼早期强度（3～7d）发展较快, 28d可达到砼设计强度要求值, 以后砼的发展逐渐趋于缓慢。因此, 加强砼早期的养护对砼强度的增长有很大好处。

4.2 养护条件对砼强度发展有很大的影响。砼强度的发展是在一定的温度、湿度下, 由于水泥的逐渐水化而增长的。在4℃～40℃范围内, 砼强度随温度增高而增长。水泥水化越快,强度增长越高, 反之,随温度的降低, 水泥的水化速度减慢,砼强度发展也就较迟缓。当温度低于0℃时, 水泥水化基本停止, 而且因为结冰使体积膨胀、结构疏松而降低砼强度。有时, 则会导致更大的破坏。砼在硬化过程中由于水泥水化需要保持一定的湿度。如果环境干燥、湿度不够会导致砼失水,使砼结构不密实, 产生干缩、裂缝严重影响砼强度。因此, 在施工过程中, 应根据原材料、配合比、浇注部位和季节等具体情况制定合理的施工技术方案, 采取有效的养护措施, 保证砼强度的正常增长。

5.施工条件和外加剂对砼强度的影响

砼工程的施工主要工序是搅拌、运输、浇注、振捣成型,最后经养护达到完成。每一道工序都有它的技术要求, 不按规范自行其是都将给砼强度带来不利影响。

砼的搅拌是实现配合比设计的最终目的, 满足施工要求的和易性是砼搅拌的重要环节。搅拌就是将几种材料拌和均匀的过程, 搅拌时间过短, 砼搅拌不均匀, 强度和和易性降低, 搅拌时间过长会使不坚硬的骨料发生破碎, 反而降低强度, 因此, 搅拌时间不宜超过规定时间的3倍。

加料的顺序也影响砼强度, 常规投料方式有两种, 有一次投料法和二次投料法两种。二次投料法又分为水泥裹砂法、预拌水泥砂浆法和预拌水泥浆法三种。水泥裹砂法是先加入一定量的水, 将砂表面的含水量调节到某一定值, 再将石子加入与湿砂一起搅拌均匀, 然后投入全部水泥, 与湿润后的砂、石搅和, 使水泥在砂、石表面形成低水灰比的水泥浆, 最后将剩余的水和外加剂加入, 搅拌成砼。这种工艺与一次投料法相比强度可提高20%～30%, 砼和易性也较好；预拌水泥砂浆法是将水泥、砂和水加入搅拌机内拌和均匀, 再加入石子搅拌成砼, 此法与一次性投料法相比可减水4%～5%,提高砼强度3%～8%;预拌水泥浆法是将水泥和水充分搅拌成均匀的水泥净浆, 再加入砂、石搅拌成砼, 可改善砼内部结构, 减少离析, 节约水泥10%或提高砼强度15%。

浇注砼拌和物时, 必须充分捣实, 才能得到密实而坚硬的砼。如振捣不密实, 会出现蜂窝、麻面影响硷强度。捣实的方法有两种人工捣实和机械振捣。同样的砼拌和物,机械振捣比人工捣固的质量高, 所以最好采用机械振捣。一般来说, 振捣的时间愈长,砼愈密实, 强度愈高。但对流动性较大的塑性砼, 振捣时间过长, 会使砼产生泌水、离析现象, 质量不均匀, 强度降低, 而干硬性砼振捣时间应长。

砼外加剂对砼强度的影响也是不容忽视的, 在砼外加剂性能指标中有一项重要的共性指标28d抗压强度比, 一等品≥95%, 合格品≥85%。就此指标而言, 砼外加剂显示了它对砼强度的负面作用。因此, 在砼外加剂实际应用中应引起注意。

以上概述了影响砼强度的几个主要因素, 在砼工程中要严格掌握, 处处按标准、规范施工, 决不可忽视它的科学性和技术性, 以免造成工程质量问题。

[1]JGJ55-2000.普通混凝土设计规程

[2]GBJ82-1985.普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法

[3]GB50119-2003.混凝土外加剂应用技术规范[4]JGJ63-2006.混凝土用水标准

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.06.030