制備混凝土拌合物之前，選擇正確的組成材料和決定其配比是獲得能滿足規(guī)定強(qiáng)度混凝土的第一步。在確定配合比時(shí)，運(yùn)用混凝土強(qiáng)度的影響因素及其規(guī)律，無(wú)疑是非常重要的。混凝土承受外界荷載的動(dòng)力不僅取決于所承受荷載的種類，而且決定于各種不同因素如何組合，以影響混凝土不同結(jié)構(gòu)組份的比例。這些不同因素包括組成混凝土拌合物的各材料的性質(zhì)和比例等內(nèi)在因素養(yǎng)護(hù)條件、搗實(shí)程度、實(shí)驗(yàn)參數(shù)等外在因素。
關(guān)鍵詞：混凝土 強(qiáng)度 因素
影響混凝土強(qiáng)度的因素很多，從內(nèi)因來(lái)說(shuō)主要有水泥強(qiáng)度、水灰比和骨料質(zhì)量。水泥強(qiáng)度和水灰比：混凝土的強(qiáng)度主要來(lái)自水泥石以及與骨料之間的粘結(jié)強(qiáng)度。水泥強(qiáng)度越高，則水泥石自身強(qiáng)度及與骨料的粘結(jié)強(qiáng)度就越高，混凝土強(qiáng)度也越高。試驗(yàn)證明，混凝土與水泥強(qiáng)度成正比關(guān)系。水泥完全水化的理論需水量約為水泥重的23%左右，但實(shí)際拌制混凝土?xí)r，為獲得良好的和易性，水灰比大約在0.40--0.65之間，多余水分蒸發(fā)后，在混凝土內(nèi)部留下孔隙，且水灰比越大，留下的孔隙越大，使有效承壓面積減少，混凝土強(qiáng)度也就越小。另一方面，多余水分在混凝土內(nèi)的遷移過(guò)程中遇到粗骨料時(shí)，由于受到粗骨料的阻礙，水分往往在其底部積聚，形成水泡，極大地削弱砂漿與骨料的粘結(jié)強(qiáng)度，使混凝土強(qiáng)度下降。因此，在水泥強(qiáng)度和其他條件相同的情況下，水灰比越小，混凝土強(qiáng)度越高，水灰比越大，混凝土強(qiáng)度越低。但水灰比太小，混凝土過(guò)于干稠，使得不能保證振搗均勻 密實(shí)，強(qiáng)度反而降低。試驗(yàn)證明，在相同的情況下，混凝土的強(qiáng)度( Mpa)與水灰比呈有規(guī)律的曲線關(guān)系，而與灰水比則成線性關(guān)系。
為了使混凝土能達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)度，還必須在施工中攪拌均勻、搗固密實(shí)，養(yǎng)護(hù)良好并使之達(dá)到規(guī)定的齡期。
（一）施工條件的影響：施工條件是確保混凝土結(jié)構(gòu)均勻密實(shí)、硬化正常、達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度的基本條件。在施工過(guò)程中必須把拌合物攪拌均勻，澆注后必須搗固密實(shí)，且經(jīng)良好的養(yǎng)護(hù)才能使混凝土硬化后達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)度。采用機(jī)械攪拌比人工攪拌的拌合物更均勻，同時(shí)采用機(jī)械搗固的混凝土更密實(shí)，因此機(jī)械搗固可適用于更低水灰比的拌合物；能獲得更高的強(qiáng)度。改進(jìn)施工工藝性能也能提高混凝土強(qiáng)度，如采用分次投料攪拌工藝、高速攪拌機(jī)攪拌、高頻或多頻振搗器振搗、二次振搗工藝都會(huì)有效的提高混凝土的強(qiáng)度。
（二）養(yǎng)護(hù)條件的影響：為了獲得質(zhì)量良好的混凝土，混凝土成型后必須在一定的養(yǎng)護(hù)條件下（包括養(yǎng)護(hù)溫度）進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，目的是保證水泥水化的正常進(jìn)行，以達(dá)到預(yù)定的強(qiáng)度和其他性能。周圍環(huán)境濕度是保證水泥正常水化、混凝土順利成型的一個(gè)重要條件。在適當(dāng)?shù)臐穸认拢嗄苷Ｋ够炷翉?qiáng)度充分發(fā)展。如果濕度不足，混凝土表面會(huì)發(fā)生失水干燥現(xiàn)象，迫使內(nèi)部水分向表面遷移，造成混凝土結(jié)構(gòu)疏松、干裂，不但降低強(qiáng)度，而且還將影響混凝土的耐久性能。環(huán)境溫度對(duì)水泥水化作用的影響是顯著的。養(yǎng)護(hù)溫度高，可以加快水泥水化速度，混凝土早期強(qiáng)度高；反之，混凝土在低溫下強(qiáng)度發(fā)展相應(yīng)遲緩，尤其溫度在冰點(diǎn)以下時(shí)，不但水泥水化基本停止，而且還會(huì)在混凝土中結(jié)冰造成強(qiáng)度大幅下降。初期養(yǎng)護(hù)溫度越高，混凝土強(qiáng)度衰退越低。但溫度不能太高，太高由于急速的水化會(huì)導(dǎo)致水泥粒子表面的孰料礦物水化很快形成致密的水化產(chǎn)物層，阻礙水分向粒子內(nèi)部的滲入，妨礙了水泥的進(jìn)一步水化；同時(shí)，由于過(guò)快的早期水化速度導(dǎo)致水化產(chǎn)物中結(jié)晶尺寸過(guò)小，相互間的搭接不充分，導(dǎo)致不均勻分布，在水化物稠度較低的區(qū)域成為水泥石中的薄弱點(diǎn)，從而降低整體強(qiáng)度。而在養(yǎng)護(hù)溫度相對(duì)較低的情況下，如在4-23℃，由于水化緩慢，具有充分的擴(kuò)散時(shí)間，從而使水化物得以在水泥石中均勻分布。
（三）實(shí)驗(yàn)條件對(duì)混凝土強(qiáng)度測(cè)定值的影響
1、試件尺寸 實(shí)踐證明試件的尺寸越小，測(cè)得的強(qiáng)度越高，原因是大試件內(nèi)部缺陷存在的概率增大及環(huán)箍效應(yīng)的作用的減小所引起的。
2、試件形狀 對(duì)棱柱體來(lái)說(shuō)，由于消除了環(huán)箍效應(yīng)的影響，其抗壓強(qiáng)度比立方體略低。
3、表面狀態(tài) 當(dāng)混凝土試件受壓面上有油脂類潤(rùn)滑物質(zhì)存在時(shí)，由于壓板與試件間摩擦力減小使環(huán)箍效應(yīng)影響減小，試件將因垂直裂紋，測(cè)得的強(qiáng)度值較低。
4、含水程度 由于潮濕情況對(duì)混凝土的影響，氣干試件比飽和狀態(tài)下的相應(yīng)試件要高20-25%，可能由于水的軟化作用及水泥漿體中存在拆開(kāi)力引起的。
5、加荷速度 由于破壞是試件變形達(dá)到一定程度時(shí)才發(fā)生的，當(dāng)實(shí)驗(yàn)加荷速度較快時(shí)，材料變形的增長(zhǎng)落后于荷載的增加，因此破壞時(shí)的強(qiáng)度值偏高。
普通混凝土劃分為下列強(qiáng)度等級(jí)：C7.5、C10、 C15、 C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55 及C60 等十二個(gè)等級(jí)。混凝土強(qiáng)度等級(jí)是混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)強(qiáng)度計(jì)算取值的依據(jù)，同時(shí)也是混凝土施工中控制工程質(zhì)量和工程驗(yàn)收時(shí)的重要依據(jù) 在抗壓時(shí)應(yīng)先擦干表面水分，在看外形是否變形；在施加壓力時(shí)對(duì)于強(qiáng)度等級(jí)小于C30 的混凝土，加載速度為0.3～0.5 MPa∕s；強(qiáng)度等級(jí)大于C30 小于C60 時(shí)，取05～0.8 MPa∕s.的加載速度。強(qiáng)度等級(jí)大于C60 的混凝土，取0.8～1.0 MPa∕s 的加載速度。記錄破壞荷載并計(jì)算。
（四）骨料有害雜質(zhì)含量：細(xì)骨料中的有害雜質(zhì)主要包括兩方面:①粘土和云母。它們粘附于砂、石子表面或夾雜其中，嚴(yán)重降低水泥與砂的粘結(jié)強(qiáng)度，從而降低混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B性和抗凍性，增大混凝土的收縮。②有機(jī)質(zhì)、硫化物及硫酸鹽。它們對(duì)水泥有腐蝕作用，從而影響混凝土的性能。因此對(duì)有害雜質(zhì)含量必須加以限制。
（五）顆粒形態(tài)及表面特征：粗骨料的顆粒形狀以近立方體或近球狀體為最佳，但在巖石破碎生產(chǎn)碎石的過(guò)程中往往產(chǎn)生一定量的針、片狀，使骨料的空隙率增大，并降低混凝土的強(qiáng)度。
（六）混凝土硬化時(shí)間即齡期的影響：混凝土強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)而逐漸提高，在正常使用環(huán)境和養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土早期強(qiáng)度（3—7天）發(fā)展較快，28 天可達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。此后強(qiáng)度發(fā)展逐漸緩慢，在混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中溫度、濕度和齡期是影響強(qiáng)度形成的主要因素。混凝土在潮濕的環(huán)境下養(yǎng)護(hù)，形成的強(qiáng)度要遠(yuǎn)高與干燥環(huán)境下形成的強(qiáng)度。因此，為了是混凝土正常硬化，促進(jìn)強(qiáng)度的形成和提高，應(yīng)創(chuàng)造和維持一定的潮濕環(huán)境，尤其在夏季高溫季節(jié)，由于氣溫高，水分蒸發(fā)快，要特別注意灑水養(yǎng)護(hù)。如果混凝土養(yǎng)護(hù)溫度過(guò)底或冰點(diǎn)下，由于水泥的水化反應(yīng)的停止，使混凝土強(qiáng)度不再發(fā)展，甚至冰凍作用造成混凝土強(qiáng)度的損失。所以環(huán)境要求如下：成型室：20℃±2℃，相對(duì)濕度＞50℅ ；養(yǎng)護(hù)箱：20℃±1℃，相對(duì)濕度＞90℅ ；養(yǎng)護(hù)水：：20℃±1℃。
(1)采用高標(biāo)號(hào)水泥。
(2)盡可能降低水灰比，或采用干硬性混凝土。
(3)采用優(yōu)質(zhì)砂石骨料，選擇合理砂率。
(4)采用機(jī)械攪拌和機(jī)械振搗，確保攪拌均勻性和振搗密實(shí)性，加強(qiáng)施工管理。
(5)改善養(yǎng)護(hù)條件，保證一定的溫度和濕度條件，必要時(shí)可采用濕熱處理，提高早期強(qiáng)度。特別對(duì)摻混合材料的混凝土或用粉煤灰水泥、礦渣水泥、火山灰水泥配制的 混凝土，濕熱處理的增強(qiáng)效果更加顯著，不僅能提高早期強(qiáng)度，后期強(qiáng)度也能提高。
(6)摻入減水劑或早強(qiáng)劑，提高混凝土的強(qiáng)度或早期強(qiáng)度。
(7)摻硅灰或超細(xì)礦渣粉也是提高混凝土強(qiáng)度的有效措施。
備注:施工質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)條件、攪拌均勻、振搗密實(shí)是混凝土強(qiáng)度的重要保證。適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)溫度和澆水養(yǎng)護(hù)是保證混凝土強(qiáng)度的基本措施。如果振搗不密實(shí)留下蜂窩、空洞強(qiáng)度就嚴(yán)重下降，如果溫度過(guò)低產(chǎn)生凍害或溫度過(guò)高產(chǎn)生溫度裂縫，強(qiáng)度嚴(yán)重降低，結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響較大。如果澆水養(yǎng)護(hù)不足，混凝土產(chǎn)生干縮裂縫，也嚴(yán)重降低混凝土性能。因此，要保證混凝土良好的性能，施工養(yǎng)護(hù)是一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。
[1] 趙志縉主編《混凝土及其施工工藝》中國(guó)建筑工業(yè)出版社
[2] 劉祥順主編《建筑材料》 中國(guó)建筑工業(yè)出版社