影响混凝土强度的因素分析探究

王新民 刘赣钦

摘 要： 本文详细分析了混凝土原材料、配合比设计参数、成型工艺、养护条件以及测试条件对混凝土强度测试结果的影响， 并对产生原因进行了深入探讨。

关键词： 混凝土；强度；原材料；养护；成型工艺

0 前言

由于混凝土是脆性材料， 抗拉强度远低于抗压强度， 在结构物中它主要是用于承受压力， 且现行结构设计规范主要是以抗压强度为基础， 因而在工程实践中抗压强度非常重要。同时， 一般研究者假定混凝土的大多数性能都直接（至少是定性地）与抗压强度有联系， 且进行抗压强度试验容易、成本低。所以抗压强度就成为科研工作者和工程实践者最为关心的混凝土的性质之一。但混凝土的抗压强度受到多种因素影响， 可能微小材料或环境的变化均会对其产生影响， 因此， 本文深入地探讨了原材料、配合比设计参数、成型工艺、养护条件以及测试条件等因素对混凝土抗压强度的影响。

1 原材料对混凝土强度的影响

1.1 水泥对混凝土强度的影响

水泥强度的高低是影响混凝土强度的直接因素。试验表明，水泥强度越高，水泥反应形成的水泥石强度就越高，从而使配制的混凝土强度就越高。而水泥强度取决于水泥矿物成分及细度。水泥强度主要来源于C3S和C3A的早期强度和C2S的后期强度。用C3S含量高的水泥来制作混凝土，其早期强度增长较快，但后期强度增长缓慢。水泥细度对水泥强度影响也很大，水泥越细，水化加快，导致较高的早期强度增快，而后期强度增长缓慢，因此，配制不同性能的混凝土，应根据其性能要求选用不同的水泥。

1.2 粗骨料对混凝土强度的影响

（1）采用碎石拌制混凝土，其形成的强度要比采用卵石拌制的混凝土强度高，但在相同的用水情况下，流动性相对较小。这是因为粗糙表面和较多的棱角，使碎石在提高与水泥及其水化物的粘附性和胶结程度的同时，也加大了拌和物内部摩擦阻力。含有较多针、片状颗粒，将增大拌合物的空隙率，降低拌合物的和易性，集料界面粘结力下降，并且针片状颗粒受力易折断，进而影响混凝土的强度，所以混凝土用的粗集料要限制针、片状颗粒含量。

（2）粗集料的最大粒径对混凝土抗压强度和抗折强度均有影响，一方面随着粗集料粒径的增大，单位用水量相应减少，在固定的用水量和水灰比条件下，加大最大粒径可获得较好的工作性，或因减小水灰比而提高混凝土的强度和耐久性；另一方面随着粗集料最大粒径的增加，将会减少集料与水泥浆接触的总面积，使界面强度降低，同时还会由于振捣不密实而降低混凝土的强度。所以粗集料最大粒径的增加，带来双重影响，但造成不利影响的程度对混凝土抗折强度要比抗压强度大一些。

（3）粗集料强度对混凝土强度的影响。骨料对混凝土强度的影响主要有以下几个方面：第一，石子强度低于混凝土的强度，当混凝土受压时，石子首先被压碎，导致混凝土的实际强度降低。特别是使用风化或软质岩石破碎加工成的碎石拌制的混凝土易发生此类问题；第二，骨料体积稳定性差，尤其是由页岩、带有膨胀松土的石灰岩等制成的骨料，在干湿交替或冻融循环作用下，常表现为体积稳定性差，发生变形，破坏混凝土已经形成的内部结构，导致混凝土强度降低，严重时会使混凝土构件受到破坏；第三，骨料表面的粗糙程度及孔隙特征等影响骨料与水泥石之间的粘结性能，进而影响混凝土的强度。

（4）粗集料表面清洁度对混凝土强度的影响。干法生产的粗集料表面粘附了一层石粉，其粒径大部分小于0.16 mm，即使长时间搅拌，也无法使表面石粉完全脱离，这样就在水泥浆和集料表面形成一个薄弱的结合层，使水泥浆不能完全与集料粘结，从而使混凝土强度降低。

1.3 细集料对混凝土强度的影响

对于中低强度等级的混凝土，尤其是胶凝材料偏小的混凝土，需保证细集料中细小颗粒的数量，以保证混凝土整体颗粒的堆积效果，从而保证混凝土的强度。试验表明，高强度混凝土要用中粗砂，尤其当石子级配较差时，砂子以偏粗为好，细度模数约等于3.0时，混凝土的工作性能最好，抗压强度最高。

目前，由于许多地区河砂资源缺少，为了满足建设市场的需求，允许采用岩石破碎生产的机制砂，此砂多棱角，表面粗糙，含大量石粉，且大多颗粒级配不良。大量试验证明，用机制砂配置出来的混凝土强度稍高于河砂配制混凝土的强度。这是因为机制砂多棱角，表面粗糙且界面新鲜，提高了砂与水泥界面间的粘结强度，同时研究还表明，在低等级的混凝土中机制砂中的石粉还可以提高混凝土的抗压强度，在高强混凝土中，适量的石粉对混凝土强度无不利影响，这就要求机制砂的质量必须符合《建筑用砂》国家标准中人工砂的要求。

1.4 水对混凝土强度的影响

水是混凝土的主要组成部分，水的物质组成严重影响混凝土的强度。水中许多有害杂质可给混凝土质量带来很大的危害，例如水中的硫酸根离子、碳酸根离子可延长钙矾石的结晶过程，消解混凝土28d强度，一般情况下28d强度可降低10%～20%，而海水中的氯离子具有早凝作用，可以促进混凝土快凝和早强，同时对混凝土有腐蚀。

2 施工工艺控制方面

试验室值班人员与技术人员切实负起责任，严格控制混凝土的施工按规范要求进行，混凝土浇筑之前检查各项准备工作是否到位及检查校正模板，以防混凝土浇筑时跑模漏浆。另外合理布置混凝土拌合站的位置，减小混凝土运输距离，以保证混凝土拌合物的工作性。浇筑过程做好各环节的衔接工作，采用适宜的运输工具，尽量缩短混凝土拌合物的待料时间，从而也缩短了整个构件、结构的混凝土浇筑时间。

3 混凝土的养生方面

按照国家规范或各地区的规定执行，试验室应安排专人随时检查，随着气温变化，应及时调整施工时间和养护方案，确保混凝土在养护龄期内强度的正常增长。尤其是混凝土冬季施工时要注意以下几点：

（1）冬季混凝土的拌合时间应比常温延长60 s～90 s，使拌和的各种材料温度均匀，确保混凝土的正常凝结硬化，防止构件或砌体出现低温病害或缺陷。

（2）混凝土拌合物的出机温度不得低于10℃，澆筑温度不得低于5℃。混凝土的运输必须采取切实有效的防冻保温措施，做好工序之间的衔接工作，尽量缩短浇筑施工的时间。每盘混凝土宜在15 min内浇筑结束，否则应采取相应措施保证混凝土的工作性。

（3）所施工的混凝土构件浇筑结束后，应立即用塑料薄膜100 %裹覆，然后采用暖棚蒸汽养护，养护时间不少于同条件试件强度达到设计强度80 %所需的时间。

综上所述，只有从各种原材料进场使用至混凝土在施工过程中各个环节严格控制，才能保证混凝土最终强度达到设计要求。

参考文献

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[2] 卞国炎.公路施工试验与检测[M] .北京：人民交通出版社，2000.

[3] 熊广忠.公路工程施工质量监理手册[M] .北京：中国水利水电出版社，2000.