1、 影响水泥混凝土强度的因素摘 要： 详细介绍了水灰比、水泥、集料、振捣、养护、 混凝土 强度 文献标识码： 形态加以分析。经研究证明， 水泥浆体中的水有四种形态： ） （ 化合水， 水以原子形态参加晶格， 即水分子有序排 列于水化 物 晶 格 之 内 ， 完 全 与 水 泥 化 合 而 形 成 新 的 物 质 。 这 部分约占总量的 。 （ ） （ ） 毛细孔。 （ ） 游离水， 对水泥浆体结构和性能完全属于多余的可 蒸发水， 因 此 ， 愈 少 愈 好 。 但 因 为 混 凝 土 施 工 需 要 一 定 的 和 易性， 故游离水不能完全避免。 以上 种存在于水泥浆体的水， 除了化合水外， 其
2、余三种 形态的水 ， 都 将 随 着 水 泥 浆 体 的 凝 结 硬 化 而 逐 渐 蒸 发 掉 ， 给 水泥石留 下 的 是 孔 隙 ， 而 任 何 固 体 的 强 度 都 与 所 含 孔 隙 率 大 小有关， 孔 隙 率 越 大 强 度 越 低 ， 孔 隙 率 越 小 强 度 越 高 。 所 以 混凝土水灰比越大， 孔隙率越大， 强度越低， 水灰比越小， 孔隙率越小， 强度越高。 凝胶水， 存在于水化物凝胶中的水为凝胶所包围， 毛细水， 存在于毛细孔中的可蒸发水， 蒸发后留下 但不与水泥起水化反应。蒸发后在水泥石中留下凝胶孔。 温度等影响水泥混凝土强度的各种因素。 关键词： 水泥 中图分类
3、号： 混凝土硬化后最基本的性能就是强度， 混凝土强度有抗 压、抗拉 、 弯 曲 、 剪 切 强 度 等 。 抗 压 强 度 同 其 他 强 度 间 有 密 切的关系 。 由 于 它 的 测 定 方 法 比 较 简 单 ， 同 时 在 混 凝 土 结 构 中混凝土 主 要 用 来 承 受 压 力 ， 因 此 ， 混 凝 土 的 抗 压 强 度 就 成 为评价其质量的最重要的一项指标。 通常所讲的混凝土标号是混凝土的特定抗压强度， 是设 计和施工 时 的 强 度 指 标 。 混 凝 土 标 号 是 按 照 标 准 方 法 试 验 测 定 的 。 用 边 长 为 的 立 方 体 试 件 ， 在 标
4、准 条 件 （ 温 度 为 ， 相 对 湿 度 以 上） 下 养 护 天 的 抗 压 强 度 。 影 响 混凝土强 度 的 因 素 较 多 ， 但 主 要 是 混 凝 土 的 构 成 材 料 ， 施 工 中振捣密 实 强 度 及 混 凝 土 强 度 增 长 过 程 中 的 养 护 条 件 。 混 凝 土的组成材料包括水泥、集料 （ 粗、细骨料） 、水。 水灰比是决定混凝土强度的关键水在混凝土中的掺量是决定混凝土强度的主要因素。通 水泥对混凝土强度的影响水泥标号对混凝土强度的作用是人们所熟知的， 同样配 常情况下， 满足水泥水化所需的水量不超过水泥重量的 。 普通混凝土常用的水灰比为 ： ， 超
5、过水化需要的水 主 要 是为了满 足 工 作 性 的 需 要 。 超 量 的 水 在 混 凝 土 内 部 留 下 了 孔 缝， 使混 凝 土 强 度 、 密 度 和 各 种 耐 久 性 都 受 到 不 利 影 响 ， 因 此， 水灰 比 是 决 定 混 凝 土 强 度 的 关 键 。 在 配 制 混 凝 土 时 ， 根 据 所 用 的 原 料 （ 水 泥 和 石 子） ， 按 照 公 式 ： （ ） （ ） 或 （ ） （ ） 计 算出混凝土的强度或水灰比。 ） 由 公 式 （ 中 可 以 看 出 ， 当 水 泥 标 号 （ ） 为已知 是 时， 混凝土强度 （ ） 与灰水比 （ ， 为水灰比
6、的倒数） 强度越低。 合比， 水 泥 标 号 愈 高 ， 混 凝 土 强 度 愈 高 ， 水 泥 标 号 愈 低 ， 混 凝土强度愈低。 关于水泥用量对混凝土强度的影响，一般认为“水泥越 多混凝土强度 越 高 ” 这 个 认 识 是 不 确 切 的 ： 一 是 没 有 前 提 。 。 这个前提应该是在水灰比不变的情况下。如果水灰比不同， 就无法谈 高 低 问 题 。 二 是 两 者 间 关 系 不 是 永 恒 的 。 在 水 灰 比 不变的情况下， 混凝土强度有随水泥用量增加而提高的可能。 但当水泥 用 量 增 加 到 某 一 极 限 量 时 ， 混 凝 土 强 度 不 但 没 有 提 高，
7、反而 有 下 降 的 趋 势 。 从 水 泥 用 量 对 水 泥 石 孔 隙 的 影 响 来 分析， 在 某 一 水 灰 比 时 ， 水 泥 用 量 如 果 恰 在 水 泥 全 部 水 化 限 度内， 则 水 泥 石 的 孔 隙 率 是 最 小 的 ， 也 就 是 水 泥 石 强 度 是 最 高的。如 果 水 泥 用 量 增 加 ， 相 应 地 水 也 要 增 加 。 所 以 ， 孔 隙 率不会再 减 少 ， 相 反 地 增 加 了 水 泥 石 在 混 凝 土 整 个 体 积 中 的 比例。在混凝土中， 水泥石的强度远较集料强度低， 因此， 过多的增 加 水 泥 不 但 不 会 提 高 混 凝
8、 土 的 强 度 ， 很 可 能 要 降 低 强度， 同 时 还 要 浪 费 水 泥 ， 这 在 技 术 上 和 经 济 上 都 是 不 可 取 线 性 关 系 ， 即 灰 水 比 越 大 （ 水 灰 比 越 小） 灰水比越小 （ 水灰比越大） 混凝土强度越高， 在一般情况下， 集料的强度都高于混凝土强度， 甚至高 出几倍。 因 此 ， 混 凝 土 的 强 度 主 要 取 决 于 起 胶 结 作 用 的 水 泥 石的质量 。 而 水 泥 石 的 质 量 又 决 定 于 水 泥 标 号 和 水 灰 比 ， 所 以说水泥 石 质 量 决 定 于 水 灰 比 ， 可 从 水 在 水 泥 浆 体 中
9、的 存 在收稿日期： 哈尔滨铁道科技借 鉴 与 应 用 ! 的。 时间太 少 ， 则 密 实 效 果 不 会 好 ， 相 反 ， 振 动 时 间 过 长 ， 会 使 颗粒大 的 石 子 沉 底 ， 上 部 多 是 水 泥 砂 浆 或 水 泥 浆 及 浮 水 ， 形 成离析现象， 造成上下不均匀， 降低混凝土强度。 集料对混凝土强度的作用集料本身强度一般都高于混凝土强度， 所以集料强度对 混凝土 强 度 没 不 利 影 响 。 但 是 集 料 的 一 些 物 理 性 质 ， 特 别 是 集料的 表 面 情 况 ， 颗 粒 形 状 （ 针 片 状） 等对混凝土强度有较 大的影响， 相对地讲， 对混
10、凝土的抗拉强度影响更大一些。 集料品 种 对 混 凝 土 强 度 的 影 响 ， 又 与 水 灰 比 有 关 。 当 水 灰 比 小于 ， 用碎石制成的混凝土强度较卵石要高， 两者相差 值 可 达 以 上 。 随 着 水 灰 比 的 增 大 ， 集 料 品 种 的 影 响 减 小 ， 当 水 灰 比 为 时 ， 用 碎 石 和 卵 石 制 成 的 混 凝 土 在 强 度 上 没 有差异 。 这 是 因 为 碎 石 表 面 粗 糙 ， 卵 石 则 表 面 光 滑 ， 它 们 与 水泥石间的界面粘结强度不同所致。 粗集料的最大粒径对混凝土的用水量及水泥用量有一定 的影响 。 粒 径 大 ， 其 比
11、 表 面 积 越 小 ， 因 此 用 于 湿 润 石 子 表 面 的水得 以 减 少 ， 可 降 低 水 灰 比 而 提 高 混 凝 土 强 度 ， 或 在 保 持 强 度 不 变 的 情 况 下 ， 节 省 水 泥 。 但 当 最 大 粒 径 超 过 以 后， 由 于 减 少 加 水 量 获 得 强 度 的 提 高 ， 却 被 较 小 的 粘 结 面 及 大粒径 石 子 造 成 混 凝 土 的 连 续 性 的 不 利 影 响 所 抵 消 ， 特 别 是 水泥用量多的混凝土更为明显。 石 子 最 大 粒 径 为 时 ， 其 混 凝 土 强 度 最 高 。 所 以 我 们在选 用 石 子 时 ，
12、 不 宜 用 大 于 毫 米 粒 径 的 石 子 ， 太 大 的 石 子不但 强 度 较 低 ， 且 在 施 工 中 拌 合 捣 实 都 不 方 便 ， 同 时 在 结 构上也有限制。 集料中所含的有害物质， 如泥土、粉尘、有机物，硫酸 盐等， 对 混 凝 土 强 度 都 是 有 害 的 ， 所 以 应 尽 量 减 少 集 料 中 的 有害物质。 养护的种类所谓混凝土养护， 就是使混凝土在一定的温度、湿度条 件下， 保证凝结硬化的正常进行。有自然养护， 湿热养护， 干湿热 养 护 ， 电 热 养 护 和 红 外 线 养 护 等 ， 养 护 经 历 的 时 间 称 为养护周期。 温度的影响一般的
13、规律是养护温度高， 水泥水化速度快， 混凝土早 期强度 增 长 的 快 。 这 对 加 速 施 工 进 度 、 提 高 经 济 效 益 是 十 分 有利的。还应注意， 即早期养护温度超过某一个值时 ？ 养护温 度越高 ， 混 凝 土 的 后 期 强 度 衰 退 越 多 。 养 护 温 度 高 ， 混 凝 土 早期 （ 天） 强度高， 但养护温度在 之间的后期混凝 土强度都较养护温度在 之间的高。 如果是高温 （ ） 蒸汽养护， 混凝土强度还因膨胀 而降低 混 凝 士 热 胀 作 用 主 要 是 在 升 温 中 产 生 ， 因 此 混 凝 土 应 有一个 较 长 的 预 养 时 间 ， 使 得
14、混 凝 土 在 常 温 下 获 得 一 定 的 结 构强度 ， 并 适 当 的 将 升 温 速 度 减 慢 ， 以 尽 可 能 减 少 热 胀 的 破 坏作用。 当然， 在负温度下养护混凝土， 由于水已结冰，水泥水 化也就停止了， 如不采取升温措施， 混凝土不但获不到强度， 还会使 混 凝 土 冻 结 ， 转 正 温 后 强 度 也 是 很 低 的 ， 甚 至 酥 松 崩 溃。 混 凝 土 浇 捣 成 型 后 立 即 受 冻 ， 其 强 度 损 失 为 以 上 ， 如果转 正 温 养 护 后 ， 又 未 使 混 凝 土 保 持 一 定 的 湿 度 ， 情 况 更 加严重， 混凝土将变为酥松体，
15、 直至崩溃。所以在冬季施工， 禁止混凝土立即受冻， 必须在获得规定强度后， 才允许受冻， 同时转正温后， 应加强浇水养护。对混凝土自身的质量而言， 其养护温度在 最好。 以学府桥和绥佳线 复线桥钢筋混凝土梁预制为例： 学府桥梁为钢筋混凝土低高度梁。由于当时是哈局第一 次现场 预 制 低 高 度 钢 筋 混 凝 土 梁 ， 无 施 工 经 验 。 因 此 施 工 中 十 分 注 意 质 量 控 制 。 梁 体 混 凝 土 设 计 标 号 为 。 为 确 保 梁 体质量 ， 严 格 把 住 进 料 关 ， 经 过 比 选 ， 水 泥 采 用 牡 丹 江 水 泥 厂 普硅水泥， 砂采用沙园产中砂，
16、碎石采用冷山小碎。在 配制混凝土施工配合比时， 严格控制水灰比。在梁体施工前， 对混凝 土 工 人 进 行 了 技 术 培 训 ， 从 而 保 证 了 混 凝 土 的 振 捣 质 量， 施工后 期 ， 加 强 对 混 凝 土 梁 体 的 养 护 。 当 时 正 值 至 月 份， 气 温 较 高 ， 要 求 养 护 人 员 洒 水 养 生 ， 保 证 了 梁 体 养 生 的 湿度， 其施工质量非常好。 绥 佳 线 复 线 桥 施 工 是 在 冬 季 进 行 的 。 当 时 正 值 月 份， 气 温 很 低 。 为 保 证 钢 筋 混 凝 土 铁 路 梁 现 场 预 制 质 量 ， 严 格从材 料
17、 选 择 到 现 场 预 制 直 至 蒸 汽 养 护 各 方 面 控 制 质 量 ， 从 而保证了梁体的施工质量， 如期圆满地完成了施工任务。 加强对影响混凝土强度因素的研究， 对于提高现场的施 土质量有着重大的现实作用。 （ 傅珺菁） 振捣密实对混凝土强度的影响振捣是配制混凝土的一个重要的工艺过程。振捣的目的 是施加 某 种 外 力 ， 抵 消 混 凝 土 混 合 物 的 内 聚 力 ， 强 制 各 种 材 料互相 贴 近 渗 透 ， 排 除 空 气 ， 使 之 形 成 均 匀 密 实 的 混 凝 土 构 件或构筑物， 以期达到最高的强度。 为获得密实的混凝土， 所使用的捣实方法有人工捣实和
18、 机械振 实 两 种 。 由 于 人 工 捣 实 弊 端 很 多 一 般 很 少 应 用 ， 主 要 是机械振实。振速同振幅 （ 、振频 （ ） ） 的关系可用公式表示。 （ ） 振幅与振频： 由公式可见， 在已定振速的情况下， 振幅 大， 振频相应减小， 反之振频相应加大， 在一定临界振速时， 相应于每一振频都有一个临界振幅，在这个临界振幅作用下， 可使混 凝 土 得 到 最 大 的 密 实 度 。 此 外 ， 振 幅 的 大 小 还 与 混 凝 土混合 物 颗 粒 尺 寸 大 小 及 流 动 度 有 关 。 如 果 振 幅 过 小 ， 难 以 达到密 实 ， 振 幅 过 大 则 发 生 振 动 不 和 谐 。 呈 紊 乱 状 态 ， 这 会 导致混 凝 土 的 分 层 现 象 。 由 此 可 见 ， 只 要 振 幅 保 持 在 一 个 适 当的范围之内， 振频对混凝土的密实起主要作用。 振动时间： 现在使用的振动器的振速、振幅、振频等参 数往往 都 是 固 定 的 ， 所 以 应 按 照 具 有 不 同 参 数 的 振 动 器 和 混 凝土混 合 物 的 流 动 性 及 结 构 特 性 ， 决 定 振 动 时 间 ， 如 果 振 动
