鄧宋喜

中鐵十一局二公司

砼強(qiáng)度的幾大影響因素概述

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1.水泥強(qiáng)度和水灰比、砂率是影響砼強(qiáng)度的首要因素

1.1 砼的受力破壞, 主要出現(xiàn)在水泥石與骨料的分界面上以及水泥石中, 因?yàn)檫@些部位往往存在孔隙和潛在微裂縫等結(jié)構(gòu)缺陷, 是砼中的薄弱環(huán)節(jié)。所以, 砼的強(qiáng)度主要取決于水泥石的強(qiáng)度及其與骨料間的黏結(jié)力, 而水泥石與骨料間的黏結(jié)力主要取決于水泥強(qiáng)度。因此, 水泥強(qiáng)度是影響砼強(qiáng)度的首要因素, 也可以說是起決定性作用的因素。水泥強(qiáng)度愈高, 黏結(jié)力愈強(qiáng), 砼強(qiáng)度就愈高, 反之砼強(qiáng)度就愈低。因此, 必須要使用強(qiáng)度符合國家標(biāo)準(zhǔn)的水泥。

1.2 在配合比設(shè)計(jì)中水灰比、用水量、砂率是三個重要的參數(shù), 其中水灰比顯得尤為重要。水灰比就是水與水泥的比例, 對砼的強(qiáng)度和性質(zhì)起決定性作用。強(qiáng)度、耐久性、抗凍性、抗?jié)B等都與砼的密實(shí)性有直接關(guān)系, 而砼的密實(shí)性取決于砼內(nèi)部含水量的大小, 如果水灰比大, 砼中的用水量就相對加大, 在水泥硬化后, 殘余的一部分水存在于砼中, 這些游離水慢慢蒸發(fā)后, 在砼內(nèi)部留下了許多氣泡氣孔, 這些微小氣泡把骨料與骨料隔開, 也把水泥與骨料隔開。因此,降低了砼的強(qiáng)度, 增加了砼的收縮量, 砼的密實(shí)度也相對降低。水灰比過大, 還會使砼分層、離析, 使砼內(nèi)部產(chǎn)生裂縫。因此, 配合比設(shè)計(jì)時盡量使用最小用水量。

1.3 砂率大小對砼的質(zhì)量有很大影響,特別用細(xì)砂時, 對砼干縮影響較大, 表面易產(chǎn)生微裂縫。砂率過大時, 砼易產(chǎn)生泌水現(xiàn)象, 影響砼和易性。因此, 砼強(qiáng)度也將受到影響。砂率在砼配合比設(shè)計(jì)規(guī)范中并沒有嚴(yán)格規(guī)定, 它的最佳含量應(yīng)與水泥和水組成的砂漿充滿石子的空隙再乘以剩余系數(shù)也稱撥開系數(shù), 一般為1.1～1.4, 還要參考砼的坍落度、石子的種類和粒徑及砂的細(xì)度而定,在實(shí)際應(yīng)用中不能隨意加減。

2.骨料狀況對砼強(qiáng)度的影響

2.1 骨料的級配和質(zhì)量, 不但對砼的和易性有很大影響,而且對砼強(qiáng)度也有影響。級配良好質(zhì)地堅(jiān)硬的骨料, 由于其總表面積和孔隙相對較小, 不但節(jié)約了水泥, 還能增加砼的密實(shí)性和強(qiáng)度, 特別是在高強(qiáng)度砼中, 骨料對強(qiáng)度的影響更大。粗骨料的表面特征如表面粗糙、多棱角的碎石, 能增大骨料與水泥漿的黏結(jié)力, 在水灰比相同的條件下, 碎石砼比卵石砼強(qiáng)度提高10%左右。

2.2 骨料的含泥量和泥塊含量對砼強(qiáng)度的影響, 在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中對骨料的含泥量和泥塊含量有嚴(yán)格的規(guī)定。因?yàn)樗鼈兡芘c水泥混雜在一起, 包裹在骨料的表面, 也影響了水泥與骨料的黏結(jié)。同時泥塊夾在水泥顆粒之間也影響了砼的凝結(jié), 而且后期強(qiáng)度也偏低, 它們的危害是很大的, 不容忽視。

2.3 針、片狀顆粒也會對鹼強(qiáng)度造成損失。針、片狀顆粒在拌制過程中會產(chǎn)生較大阻力, 影響砼的均勻性, 而且, 在澆筑時又嚴(yán)重影響了砼的流動性。針、片狀顆粒也容易折斷, 增大了骨料間的孔隙, 從而難以密實(shí), 間接地影響砼強(qiáng)度, 所以在施工中一定要嚴(yán)格控制針、片狀顆粒骨料含量。

2.4 骨料中有害物質(zhì)對砼強(qiáng)度也有一定影響。骨料中的有害物質(zhì)有云母、輕物質(zhì)、有機(jī)物、硫酸鹽和硫化物。云母呈薄片狀,表面光滑與水泥石的黏結(jié)非常薄弱, 會降低砼的強(qiáng)度和耐久性。輕物質(zhì)指砂中表觀密度小于歲而的物質(zhì)如煤渣、草根、樹葉等, 它們的質(zhì)量輕, 顆粒軟弱, 與水泥石黏結(jié)力很差, 會使砼強(qiáng)度降低。硫化物和硫酸鹽在水泥中發(fā)生反應(yīng), 使砼發(fā)生腐蝕以至破壞。有機(jī)物含量多, 會延遲砼的硬化, 影響砼強(qiáng)度增長。

2.5 堿——硅酸鹽反應(yīng), 對硅的影響是不可忽視的。硅質(zhì)骨料與硅中的堿發(fā)生潛在堿一硅酸鹽反應(yīng), 使砼發(fā)生體積膨脹, 產(chǎn)生裂紋, 降低砼強(qiáng)度。堿集料反應(yīng)在世界各地造成砼工程的嚴(yán)重破壞, 包括大壩、橋梁、立交橋、港口建筑、工業(yè)與民用建筑, 其后果是耗費(fèi)巨額維修費(fèi)用或重建費(fèi)用。骨料在砼中起著重要的作用, 在使用中一定要對其品質(zhì)和成分進(jìn)行檢驗(yàn), 必檢項(xiàng)目指標(biāo)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求時才能配制砼, 不經(jīng)檢驗(yàn)的骨料是不允許使用的。

3.拌和水對砼強(qiáng)度的影響

水的質(zhì)量是影響砼強(qiáng)度的重要的因素。一般飲用水都可以拌制砼。近年來, 隨著環(huán)境的進(jìn)一步惡化, 水質(zhì)被嚴(yán)重污染。這種被污染的水含有一些化學(xué)成分, 對砼產(chǎn)生很大的危害。這些有害物質(zhì)有硫化物、硫酸鹽、氯化物等, 它們不但影響砼的和易性和凝結(jié), 而且有損于砼強(qiáng)度的正常發(fā)展, 降低砼的耐久性, 加快鋼筋砼的腐蝕, 導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼筋的脆斷。同時, 污染砼表面影響觀感。因此, 對砼拌和水尤其受污染的水, 須經(jīng)化驗(yàn)后證明有害于水泥硬化和侵蝕性元素的含量不超標(biāo)時才能使用。這些需化驗(yàn)的項(xiàng)目有pH值、氧化物、硫酸鹽、硫化物、不溶物和可溶物。根據(jù)砼和鋼筋砼的不同品種的相應(yīng)的要求, 不符合要求的水堅(jiān)決禁止使用于砼工程, 否則對砼的質(zhì)量將造成一定危害而影響砼的強(qiáng)度。

4.硬化時間和養(yǎng)護(hù)條件對砼強(qiáng)度的影響

4.1 砼的強(qiáng)度隨著齡期的增長而逐漸提高, 在正常使用的環(huán)境和養(yǎng)護(hù)條件下, 砼早期強(qiáng)度（3～7d）發(fā)展較快, 28d可達(dá)到砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求值, 以后砼的發(fā)展逐漸趨于緩慢。因此, 加強(qiáng)砼早期的養(yǎng)護(hù)對砼強(qiáng)度的增長有很大好處。

4.2 養(yǎng)護(hù)條件對砼強(qiáng)度發(fā)展有很大的影響。砼強(qiáng)度的發(fā)展是在一定的溫度、濕度下, 由于水泥的逐漸水化而增長的。在4℃～40℃范圍內(nèi), 砼強(qiáng)度隨溫度增高而增長。水泥水化越快,強(qiáng)度增長越高, 反之,隨溫度的降低, 水泥的水化速度減慢,砼強(qiáng)度發(fā)展也就較遲緩。當(dāng)溫度低于0℃時, 水泥水化基本停止, 而且因?yàn)榻Y(jié)冰使體積膨脹、結(jié)構(gòu)疏松而降低砼強(qiáng)度。有時, 則會導(dǎo)致更大的破壞。砼在硬化過程中由于水泥水化需要保持一定的濕度。如果環(huán)境干燥、濕度不夠會導(dǎo)致砼失水,使砼結(jié)構(gòu)不密實(shí), 產(chǎn)生干縮、裂縫嚴(yán)重影響砼強(qiáng)度。因此, 在施工過程中, 應(yīng)根據(jù)原材料、配合比、澆注部位和季節(jié)等具體情況制定合理的施工技術(shù)方案, 采取有效的養(yǎng)護(hù)措施, 保證砼強(qiáng)度的正常增長。

5.施工條件和外加劑對砼強(qiáng)度的影響

砼工程的施工主要工序是攪拌、運(yùn)輸、澆注、振搗成型,最后經(jīng)養(yǎng)護(hù)達(dá)到完成。每一道工序都有它的技術(shù)要求, 不按規(guī)范自行其是都將給砼強(qiáng)度帶來不利影響。

砼的攪拌是實(shí)現(xiàn)配合比設(shè)計(jì)的最終目的, 滿足施工要求的和易性是砼攪拌的重要環(huán)節(jié)。攪拌就是將幾種材料拌和均勻的過程, 攪拌時間過短, 砼攪拌不均勻, 強(qiáng)度和和易性降低, 攪拌時間過長會使不堅(jiān)硬的骨料發(fā)生破碎, 反而降低強(qiáng)度, 因此, 攪拌時間不宜超過規(guī)定時間的3倍。

加料的順序也影響砼強(qiáng)度, 常規(guī)投料方式有兩種, 有一次投料法和二次投料法兩種。二次投料法又分為水泥裹砂法、預(yù)拌水泥砂漿法和預(yù)拌水泥漿法三種。水泥裹砂法是先加入一定量的水, 將砂表面的含水量調(diào)節(jié)到某一定值, 再將石子加入與濕砂一起攪拌均勻, 然后投入全部水泥, 與濕潤后的砂、石攪和, 使水泥在砂、石表面形成低水灰比的水泥漿, 最后將剩余的水和外加劑加入, 攪拌成砼。這種工藝與一次投料法相比強(qiáng)度可提高20%～30%, 砼和易性也較好；預(yù)拌水泥砂漿法是將水泥、砂和水加入攪拌機(jī)內(nèi)拌和均勻, 再加入石子攪拌成砼, 此法與一次性投料法相比可減水4%～5%,提高砼強(qiáng)度3%～8%;預(yù)拌水泥漿法是將水泥和水充分?jǐn)嚢璩删鶆虻乃鄡魸{, 再加入砂、石攪拌成砼, 可改善砼內(nèi)部結(jié)構(gòu), 減少離析, 節(jié)約水泥10%或提高砼強(qiáng)度15%。

澆注砼拌和物時, 必須充分搗實(shí), 才能得到密實(shí)而堅(jiān)硬的砼。如振搗不密實(shí), 會出現(xiàn)蜂窩、麻面影響鹼強(qiáng)度。搗實(shí)的方法有兩種人工搗實(shí)和機(jī)械振搗。同樣的砼拌和物,機(jī)械振搗比人工搗固的質(zhì)量高, 所以最好采用機(jī)械振搗。一般來說, 振搗的時間愈長,砼愈密實(shí), 強(qiáng)度愈高。但對流動性較大的塑性砼, 振搗時間過長, 會使砼產(chǎn)生泌水、離析現(xiàn)象, 質(zhì)量不均勻, 強(qiáng)度降低, 而干硬性砼振搗時間應(yīng)長。

砼外加劑對砼強(qiáng)度的影響也是不容忽視的, 在砼外加劑性能指標(biāo)中有一項(xiàng)重要的共性指標(biāo)28d抗壓強(qiáng)度比, 一等品≥95%, 合格品≥85%。就此指標(biāo)而言, 砼外加劑顯示了它對砼強(qiáng)度的負(fù)面作用。因此, 在砼外加劑實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)引起注意。

以上概述了影響砼強(qiáng)度的幾個主要因素, 在砼工程中要嚴(yán)格掌握, 處處按標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范施工, 決不可忽視它的科學(xué)性和技術(shù)性, 以免造成工程質(zhì)量問題。

[1]JGJ55-2000.普通混凝土設(shè)計(jì)規(guī)程

[2]GBJ82-1985.普通混凝土長期性能和耐久性能試驗(yàn)方法

[3]GB50119-2003.混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[4]JGJ63-2006.混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.06.030