影響混凝土(tǔ)強度的(de)因素
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2023-09-27 16:30
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1. 原材料的(de)影響
1.1水(shuǐ)泥的(de)影響
水(shuǐ)泥标号對(duì)混凝土(tǔ)強度的(de)作(zuò)用是衆所周知的(de),同樣配合比水(shuǐ)泥标号愈高(gāo),混凝土(tǔ)強度愈高(gāo);水(shuǐ)泥标号愈低(dī),混凝土(tǔ)強度愈低(dī)。一般情況選用水(shuǐ)泥的(de)标号應與要求配制的(de)混凝土(tǔ)強度等級相(xiàng)适應。通(tōng)常配制一般混凝土(tǔ)時(shí),水(shuǐ)泥強度為(wèi)混凝土(tǔ)抗壓強度的(de)1.5~2.0倍;配制高(gāo)強度混凝土(tǔ)時(shí),為(wèi)混凝土(tǔ)抗壓強度的(de)0.9~1.5倍。但(dàn)是,随着混凝土(tǔ)要求的(de)強度等級不斷提高(gāo),高(gāo)強度混凝土(tǔ)并不受此比例的(de)約束。
水(shuǐ)泥對(duì)混凝土(tǔ)的(de)影響還(hái)取決于水(shuǐ)泥的(de)化(huà)學成分及細度。水(shuǐ)泥強度主要來(lái)自(zì)于早期強度(C3S)及後期強度(C2S),而通(tōng)過改變成分、養護條件(jiàn)或者利用外(wài)加劑而比較緩慢(màn)地(dì)水(shuǐ)化(huà),都(dōu)可使水(shuǐ)泥産生(shēng)較高(gāo)的(de)最終強度。水(shuǐ)泥細度對(duì)混凝土(tǔ)強度的(de)影響也很(hěn)大。随着細度的(de)增加,水(shuǐ)化(huà)速率增大,就導緻較高(gāo)的(de)強度增長(cháng)率。但(dàn)應避免細磨粉的(de)含量,研究表明(míng),直徑大于60μm的(de)顆粒對(duì)強度是沒什麽貢獻的(de)。
1.2細骨料的(de)影響
優質的(de)混凝土(tǔ)用砂希望其具有(yǒu)高(gāo)的(de)密度和(hé)小(xiǎo)的(de)比表面積,這(zhè)樣才能達到既保證新拌混凝土(tǔ)有(yǒu)适度的(de)工(gōng)作(zuò)性和(hé)硬化(huà)後的(de)混凝土(tǔ)有(yǒu)一定的(de)強度、耐久性;同時(shí),又(yòu)達到節約水(shuǐ)泥的(de)目的(de)。細骨料中含有(yǒu)妨礙水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)或能降低(dī)與水(shuǐ)泥石粘附性以及能與水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)産物(wù)産生(shēng)不良反應的(de)各種物(wù)質,統稱為(wèi)有(yǒu)害雜(zá)質。
其中含泥量和(hé)泥塊含量會妨礙骨料與水(shuǐ)泥淨漿的(de)粘結,影響混凝土(tǔ)的(de)強度和(hé)耐久性。雲母呈薄片狀,表面光(guāng)滑,且極易沿節理(lǐ)裂開(kāi),因此它與水(shuǐ)泥石的(de)粘附性極差。對(duì)混凝土(tǔ)強度有(yǒu)一定的(de)影響。天然砂中有(yǒu)時(shí)混雜(zá)有(yǒu)有(yǒu)機(jī)質,這(zhè)類有(yǒu)機(jī)質将延緩水(shuǐ)泥的(de)硬化(huà)過程,并降低(dī)混凝土(tǔ)的(de)強度,特别是早期強度。在天然砂中,常摻雜(zá)有(yǒu)硫鐵(tiě)礦和(hé)石膏的(de)碎屑,如含量過多,将在已硬化(huà)的(de)混凝土(tǔ)中與水(shuǐ)化(huà)鋁酸鈣發生(shēng)反生(shēng),生(shēng)成水(shuǐ)化(huà)硫鋁酸鈣結晶,體(tǐ)積膨脹,在混凝土(tǔ)內(nèi)産生(shēng)破壞作(zuò)用。影響混凝土(tǔ)強度。
1.3粗骨料的(de)影響
(1)骨料本身(shēn)強度的(de)影響
為(wèi)保證混凝土(tǔ)強度,要求碎石必須具有(yǒu)一定的(de)強度。碎石的(de)強度可用岩石的(de)抗壓強度和(hé)壓碎值指标表示。碎石和(hé)卵石要求的(de)壓碎指标值,根據混凝土(tǔ)的(de)強度等級确定。如混凝土(tǔ)強度等級為(wèi)C60或以上(shàng)時(shí),用于混凝土(tǔ)的(de)碎石應進行岩石抗壓強度檢驗。岩石的(de)抗壓強度與混凝土(tǔ)強度等級之比不應小(xiǎo)于1.5。
(2)級配的(de)影響
為(wèi)獲得密實、高(gāo)強的(de)混凝土(tǔ),要求粗骨料組成的(de)礦質混合料要有(yǒu)良好(hǎo)的(de)級配。礦質混合料的(de)級配首先取決于粗骨料的(de)級配。連續級配礦質混合料的(de)優點是所配制的(de)新拌混凝土(tǔ)可較密實,特别是具有(yǒu)優良的(de)工(gōng)作(zuò)性,不易産生(shēng)離析現(xiàn)象。但(dàn)連續級配與間(jiān)斷級配礦質混合料相(xiàng)比較,配制相(xiàng)同強度的(de)混凝土(tǔ),所需要的(de)水(shuǐ)泥耗量較高(gāo)。間(jiān)斷級配礦質混合料的(de)最大優點是它的(de)空隙率低(dī),可以制成密實高(gāo)強的(de)混凝土(tǔ),而且水(shuǐ)泥耗量小(xiǎo)。
(3)最大粒徑的(de)影響
新拌混凝土(tǔ)随着最大粒徑的(de)增大,單位用水(shuǐ)量相(xiàng)應減少。在固定的(de)用水(shuǐ)量和(hé)水(shuǐ)灰比的(de)條件(jiàn)下(xià),加大最大粒徑,可獲得較好(hǎo)的(de)和(hé)易性,或減少水(shuǐ)灰比而提高(gāo)混凝土(tǔ)強度和(hé)耐久性。通(tōng)常在結構截面允許的(de)條件(jiàn)下(xià),盡量增大最大粒徑以節約水(shuǐ)泥(應當注意:增大粒徑雖可增加混凝土(tǔ)的(de)抗壓強度,但(dàn)會降低(dī)其抗拉強度)。
(4)骨料表面特征和(hé)形狀的(de)影響
表面粗糙且多棱角的(de)碎石與表面光(guāng)滑和(hé)圓形的(de)卵石相(xiàng)比較,碎石配制成的(de)混凝土(tǔ),由于它對(duì)水(shuǐ)泥石的(de)粘附性好(hǎo),故具有(yǒu)較高(gāo)的(de)強度。粗骨料的(de)粒形接近(jìn)正方體(tǐ)者為(wèi)佳,不宜含有(yǒu)較多針狀顆粒和(hé)片狀顆粒。否則将顯著降低(dī)水(shuǐ)泥混凝土(tǔ)的(de)抗折強度。
1.4水(shuǐ)品質的(de)影響
水(shuǐ)是混凝土(tǔ)中的(de)主要成分,水(shuǐ)中帶有(yǒu)的(de)雜(zá)質會對(duì)混凝土(tǔ)質量帶來(lái)負面的(de)影響。例如含有(yǒu)藻類以及其他(tā)有(yǒu)機(jī)物(wù)的(de)水(shuǐ),有(yǒu)機(jī)物(wù)會幹擾水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)過程,減緩凝結過程和(hé)強度發展,它們還(hái)會裹住大量氣體(tǐ),降低(dī)強度。含有(yǒu)過多的(de)碳酸鹽或硫酸鹽的(de)水(shuǐ)會消減混凝土(tǔ)的(de)28d強度或長(cháng)期強度。含有(yǒu)氯離子(zǐ)的(de)水(shuǐ)由于氯離子(zǐ)的(de)促凝作(zuò)用,會導緻水(shuǐ)泥的(de)快凝和(hé)早強,同時(shí)會腐蝕混凝土(tǔ)中的(de)鋼筋。
2. 配合比的(de)影響
混凝土(tǔ)配合比是決定強度的(de)重要因素之一,其中水(shuǐ)灰比的(de)大小(xiǎo)直接影響混凝土(tǔ)強度,其他(tā)如砂率、骨漿比等也影響混凝土(tǔ)的(de)各種性能。
2.1水(shuǐ)灰比的(de)影響
水(shuǐ)泥混凝土(tǔ)的(de)強度主要取決于其內(nèi)部起膠結作(zuò)用的(de)水(shuǐ)泥石的(de)質量,水(shuǐ)泥石的(de)質量則取決于水(shuǐ)泥的(de)特性和(hé)水(shuǐ)灰比。
在單位混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)中,骨漿比确定後,即水(shuǐ)泥漿的(de)用量為(wèi)一固定數值時(shí),水(shuǐ)灰比即決定水(shuǐ)泥漿的(de)稠度。水(shuǐ)灰比較小(xiǎo),則水(shuǐ)泥漿較稠,混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)的(de)流動性亦較小(xiǎo),當水(shuǐ)灰比小(xiǎo)于某一極限以下(xià)時(shí),在一定施工(gōng)方法下(xià)就不能保證密實成型;反之,水(shuǐ)灰比較大,水(shuǐ)泥漿較稀,混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)的(de)流動性較大,但(dàn)粘聚性和(hé)保水(shuǐ)性卻随之變差。當水(shuǐ)灰比大于某一極限以下(xià)時(shí),将産生(shēng)嚴重的(de)離析、泌水(shuǐ)現(xiàn)象,從(cóng)而影響水(shuǐ)泥混凝土(tǔ)的(de)強度。因此為(wèi)了使混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)能夠密實成型,所采用的(de)水(shuǐ)灰比值不能過小(xiǎo);為(wèi)了保證混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)具有(yǒu)良好(hǎo)的(de)粘聚性和(hé)保水(shuǐ)性,所采用的(de)水(shuǐ)灰比值又(yòu)不能過大。
2.2骨漿比的(de)影響
骨漿比就是單位混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)中,骨料絕對(duì)體(tǐ)積與水(shuǐ)泥漿絕對(duì)體(tǐ)積之比。水(shuǐ)泥漿在混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)中,除了填充骨料間(jiān)的(de)空隙外(wài),還(hái)包裹骨料的(de)表面,以減少骨料顆粒間(jiān)的(de)摩阻力,使混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)具有(yǒu)一定的(de)流動性。在單位體(tǐ)積的(de)混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)中,如水(shuǐ)灰比保持不變,則水(shuǐ)泥漿的(de)數量越多,拌和(hé)物(wù)的(de)流動性愈大。但(dàn)若水(shuǐ)泥漿數量過多,則骨料的(de)含量相(xiàng)對(duì)減少,達一定限度時(shí),将會出現(xiàn)流漿現(xiàn)象,影響混凝土(tǔ)的(de)強度。相(xiàng)反,若水(shuǐ)泥漿數量過少,不足以填滿骨料的(de)空隙和(hé)包裹骨料表面,則混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)粘聚性變差,甚至産生(shēng)崩坍現(xiàn)象。
2.3砂率的(de)影響
砂率變化(huà),可導緻骨料的(de)空隙率和(hé)總表面積的(de)變化(huà)。當砂率過大時(shí)骨料的(de)空隙率和(hé)總表面積增大,在水(shuǐ)泥漿用量一定的(de)條件(jiàn)下(xià),混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)就顯得幹稠。當砂率過小(xiǎo)時(shí),雖然骨料的(de)總表面積減少,但(dàn)由于砂漿量不足,不能在粗骨料的(de)周圍形成足夠的(de)砂漿層來(lái)起潤滑作(zuò)用,因而使混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)的(de)流動性降低(dī),影響混凝土(tǔ)拌和(hé)物(wù)的(de)粘聚性,使拌和(hé)物(wù)顯得粗澀、粗骨料離析、水(shuǐ)泥漿流失,甚至出現(xiàn)潰散等不良現(xiàn)象。
3. 養護條件(jiàn)的(de)影響
3.1溫度和(hé)濕度的(de)影響
為(wèi)了獲得質量良好(hǎo)的(de)混凝土(tǔ),混凝土(tǔ)成型後應在适宜的(de)環境中進行養護。養護的(de)目的(de)是為(wèi)了保證水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)過程能正常進行。養護條件(jiàn)包括控制環境的(de)溫度和(hé)濕度。
混凝土(tǔ)的(de)硬化(huà)在于水(shuǐ)泥的(de)水(shuǐ)化(huà)作(zuò)用。溫度升高(gāo),水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)速度加快,混凝土(tǔ)強度增長(cháng)加快。反之,溫度降低(dī),水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)速度降低(dī),混凝土(tǔ)強度增長(cháng)緩慢(màn)。水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)隻能在為(wèi)水(shuǐ)填充的(de)毛細管內(nèi)發生(shēng),因此必須創造條件(jiàn)防止水(shuǐ)分由毛細管中蒸發失去(qù),而且,在水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)過程中産生(shēng)的(de)水(shuǐ)泥凝膠具有(yǒu)很(hěn)大的(de)比表面積,大量自(zì)由水(shuǐ)變為(wèi)表面吸附水(shuǐ)。這(zhè)時(shí),如果不讓水(shuǐ)分進入水(shuǐ)泥石,則供水(shuǐ)化(huà)反應的(de)水(shuǐ)就會越來(lái)越少,在某些情況下(xià)會出現(xiàn)自(zì)幹現(xiàn)象,使水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)不能繼續進行。因此,在養護期內(nèi)必須保持混凝土(tǔ)的(de)飽水(shuǐ)狀态,或者接近(jìn)于這(zhè)個(gè)狀态。隻有(yǒu)在飽水(shuǐ)狀态下(xià),水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)速度才是最大的(de)。
混凝土(tǔ)在澆注後水(shuǐ)分的(de)蒸發,取決于周圍空氣的(de)溫度和(hé)相(xiàng)對(duì)濕度,以及引起混凝土(tǔ)表面空氣濕度變化(huà)的(de)風(fēng)度。混凝土(tǔ)和(hé)周圍空氣的(de)溫差,也會影響失水(shuǐ)。例如,在白天飽水(shuǐ)的(de)混凝土(tǔ)在溫度低(dī)的(de)晚上(shàng)會失水(shuǐ);寒冷(lěng)氣候中澆注的(de)混凝土(tǔ),即使在飽和(hé)空氣中,也會失水(shuǐ)。急速的(de)初期水(shuǐ)化(huà)的(de)反應會導緻水(shuǐ)化(huà)物(wù)的(de)不均勻分布。水(shuǐ)化(huà)物(wù)稠密程度低(dī)的(de)區(qū)域成為(wèi)水(shuǐ)泥石中的(de)薄弱點,從(cóng)而降低(dī)整體(tǐ)的(de)強度;水(shuǐ)化(huà)物(wù)稠密程度高(gāo)的(de)區(qū)域包裹在水(shuǐ)泥粒子(zǐ)的(de)周圍,防礙水(shuǐ)化(huà)反應的(de)繼續進行,從(cóng)而減少水(shuǐ)化(huà)物(wù)的(de)量。在養護溫度較低(dī)的(de)情況下(xià),由于水(shuǐ)化(huà)緩慢(màn),具有(yǒu)充分的(de)擴散時(shí)間(jiān),從(cóng)而使水(shuǐ)化(huà)物(wù)得以在水(shuǐ)泥石中均勻分布。因此,在混凝土(tǔ)早期養護時(shí)期,存在着一個(gè)最佳養護溫度,在此情況下(xià)混凝土(tǔ)在某一齡期的(de)強度最大。
3.2齡期的(de)影響
混凝土(tǔ)在正常養護溫度下(xià),其強度将随着齡期的(de)增加而增長(cháng),最初7~14d內(nèi),強度增長(cháng)較快,以後逐漸緩慢(màn),28d後更慢(màn)。
4. 施工(gōng)工(gōng)藝的(de)影響
4.1外(wài)加劑對(duì)混凝土(tǔ)強度的(de)影響
混凝土(tǔ)外(wài)加劑是在拌制混凝土(tǔ)過程中摻入,用以改善混凝土(tǔ)性質的(de)物(wù)質。一般摻量不大于水(shuǐ)泥質量的(de)5%。常見的(de)混凝土(tǔ)外(wài)加劑為(wèi)減水(shuǐ)劑,減水(shuǐ)劑對(duì)混凝土(tǔ)強度至關重要,由于拌制混凝土(tǔ)需要一定的(de)流動性才能施工(gōng),傳統混凝土(tǔ)中總的(de)加水(shuǐ)量是水(shuǐ)泥水(shuǐ)化(huà)所需要水(shuǐ)分的(de)兩倍以上(shàng),水(shuǐ)化(huà)多餘的(de)水(shuǐ)分從(cóng)混凝土(tǔ)內(nèi)部遷移出來(lái)形成大量的(de)空隙,緻使混凝土(tǔ)強度降低(dī)。減水(shuǐ)劑的(de)作(zuò)用是保證混凝土(tǔ)混合料在流動性及和(hé)易性的(de)基礎上(shàng)降低(dī)混凝土(tǔ)拌和(hé)用水(shuǐ)量,減小(xiǎo)水(shuǐ)灰比,從(cóng)而提高(gāo)混凝土(tǔ)強度。混凝土(tǔ)早期強度随膨脹劑的(de)摻量增加而降低(dī),後期強度可以達到甚至超過基準混凝土(tǔ)的(de)強度。混凝土(tǔ)緩凝劑或緩凝性減水(shuǐ)劑對(duì)混凝土(tǔ)的(de)早期強度發展不利(尤其是當緩凝劑摻量較大的(de)情況下(xià)),但(dàn)摻加緩凝劑後混凝土(tǔ)的(de)後期強度均較空白混凝土(tǔ)強度略有(yǒu)提高(gāo)。從(cóng)上(shàng)面可以看(kàn)出,外(wài)加劑的(de)性能及其适應性影響着混凝土(tǔ)硬化(huà)前、硬化(huà)過程和(hé)硬化(huà)後的(de)性能,摻入不同的(de)外(wài)加劑,混凝土(tǔ)的(de)強度及其增長(cháng)規律是不同的(de)。
4.2礦物(wù)摻和(hé)料的(de)影響
礦物(wù)摻和(hé)料已經成為(wèi)高(gāo)性能混凝土(tǔ)不可缺少的(de)組分。大量的(de)研究資料和(hé)實踐表明(míng),礦物(wù)摻和(hé)料的(de)種類、品質和(hé)數量對(duì)混凝土(tǔ)的(de)抗壓強度有(yǒu)着顯著的(de)影響。例如摻入高(gāo)鈣粉煤灰的(de)混凝土(tǔ)具有(yǒu)較高(gāo)的(de)初期強度,而摻入低(dī)鈣粉煤灰的(de)混凝土(tǔ)具有(yǒu)更高(gāo)的(de)後期強度。對(duì)于摻入礦渣的(de)混凝土(tǔ),随礦渣粉細度的(de)增大,礦渣粉對(duì)混凝土(tǔ)28d強度的(de)貢獻增大,又(yòu)由于礦渣屬于潛在活性摻和(hé)料,水(shuǐ)化(huà)較慢(màn),因而礦渣粉對(duì)混凝土(tǔ)的(de)長(cháng)期強度增長(cháng)貢獻更加明(míng)顯。不同品種的(de)摻和(hé)料以及摻量都(dōu)會影響混凝土(tǔ)的(de)強度。
總之,影響混凝土(tǔ)強度的(de)因素很(hěn)多,在混凝土(tǔ)配合比設計(jì)及施工(gōng)過程中,應注重細節,嚴把混凝土(tǔ)質量關,保證工(gōng)程質量。
混凝土(tǔ)外(wài)加劑,聚羧酸減水(shuǐ)劑,聚羧酸母液,混凝土(tǔ)減水(shuǐ)劑
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