浅谈影响建筑混凝土强度的常见因素

李豪举　蒲建鑫

摘 要：文章系统分析了影响混凝土强度特性的各个因素，简明扼要的分析了混凝土原材料、配合比设计系数、外加剂等方面因素等对混凝土强度的影响，并对其原理进行了简要探讨。

关键词：混凝土；强度；配合比；外加剂

混凝土是一种由硬化水泥石和粗细集料构成的多相复合材料。以其价格低廉、耐久性好、强度高等优点，广泛应用于现代建筑行业。但是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，进行抗压强度试验容易、成本低，所以使得混凝土的抗压强度成为最受关心的性质之一。由于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，因此有必要对影响混凝土强度特性的因素进行探讨。本文简要的从原材料、配合比设计参数、成型工艺、养护条件以及外加剂等因素对混凝土抗压强度的影响进行了研究。

1 原材料的影响

1.1 水泥的影响

水泥对混凝土的影响取决于水泥的矿物成分及细度。水泥强度主要来自于C3S和C3A的早期强度及C2S的后期强度。用C3S含量较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。水泥细度对混凝土强度的影响也很大，随着细度增加，水化速率增大，就导致较高的早期强度增长较快，而混凝土的后期强度几乎没有增长，甚至出现强度倒缩现象。同时，在相同的条件下通过改变水泥的粒型和级配，也可以提高混凝土的强度。有资料显示使用球状水泥配制的混凝土与普通水泥混凝土相比56d龄期时强度约提高10%～50%。

1.2 掺合料的影响

掺合料已经成为高性能混凝土的不可缺少的组分。大量的研究资料和实践表明，矿物掺合料的种类、品质和取代数量对混凝土的抗压强度有着显著的影响，而复合掺加两种或两种以上的矿物掺合料可以出现超叠加效应，对混凝土的早期强度和后期强度均有较大贡献。例如粉煤灰对混凝土强度的影响因素就是多方面的：从粉煤灰自身的性质来看，包括粉煤灰的化学组成、细度、粒径分布、烧失量、在水泥基材中的掺量、需水量比、对水泥的适应性等；外在因素有水泥品种、外加剂、水胶比、养护条件等。例如蒋永惠等人发现粉煤灰中10～20μm颗粒对水泥强度的贡献最大，是影响水泥强度的关键因素。刘数华等对比了高钙和低钙粉煤灰对混凝土强度影响，发现高钙灰混凝土具有较高的初期强度，而低钙灰具有更高的后期强度。

1.3 集料的影响

集料的影响又包括细集料和粗集料的影响。

1.3.1 细集料的影响。天然细集料的影响：对于中低强度等级混凝土，尤其是胶凝材料偏少的混凝土，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，进而保证混凝土的强度。高强混凝土要用中粗砂，尤其是当石子级配很差时，砂子以偏粗为好。

机制细集料的影响：机制砂多棱角、表面粗糙、含有大量石粉，且多数机制砂级配不良。但在相同条件下，机制砂配制出的混凝土强度略高于河砂混凝土的抗压强度。

1.3.2 粗集料的影响。粗骨料的粒径影响：在低强度等级或胶凝材料用量较少的混凝土中，集料的粒径越大，对水泥浆的需求量越小。对于给定的工作性和水泥用量，可以降低用水量，因此填充料粒径越大，混凝土的强度越高。但对于高强度等级混凝土情况则不同，配制高强混凝土必须选择粒径较小的集料，主要是由于在高强混凝土中：（1）颗粒小的骨料存在缺陷的几率小，相对比较致密，因为破碎时消除了控制强度的最大裂缝故强度比大颗粒的高；（2）小颗粒的骨料可降低骨料与水泥石界面的应力差；（3）水泥浆与单个石子界面的过渡层周长和厚度都小，难以形成较大的缺陷；（4）小颗粒的骨料增加了与水泥浆的粘结面积，使粘结强度提高；（5）在混凝土拌合物中，颗粒大的骨料下沉速度快，造成的混凝土内部分布不均匀，影响混凝土的强度。

集料强度的影响。无论是高强、中强还是低强基体混凝土，当集料强度低于基体强度时，粗集料对混凝土抗压强度负作用；当集料强度高于基体强度时，粗集料有利混凝土抗压强度的提高。但也并非集料强度越高越好，集料与基体两相之间存在强度和刚度相互匹配的关系。只有集料与基体在强度和弹性模量方面相互协调时，才能更好地发挥集料和基体的作用。

2 外加剂的影响

2.1 减水剂的影响

混凝土的抗压强度与水泥石本身的孔隙率密切相关，而孔隙率的大小与水灰比及水泥的水化程度有关。当加入减水剂后，因其减水作用可明显降低水灰比，提高混凝土的抗压强度。减水剂的分散作用可以强化水泥的水化程度，同时，水泥浆中掺入适量减水剂，能使水泥浆早期水化产物生长有所延缓，这种延缓作用将促使其水化产物生长得更加充分、完整，从而使硬化水泥石的网络结构更加致密。

2.2 引气剂的影响

引气剂增加了混凝土中的气泡，减小了水泥浆体的有效面积消弱了水泥石与集料间的粘结强度造成了混凝土抗压强度的降低。

2.3 膨胀剂的影响

膨胀剂本身具有一定活性，可视为胶凝材料的一部分，混凝土早期强度随膨胀剂的掺量增加而降低，但不成正比关系。后期强度可以达到甚至超过基准混凝土的强度，但掺量不能过大。如果掺量过大，会使混凝土强度明显下降。

2.4 调凝剂的影响

常用的调凝剂主要有缓凝剂、早强剂和速凝剂，该类外加剂的应用主要是调节混凝土的凝结时间或改变混凝土强度发展规律。混凝土缓凝剂或缓凝性减水剂对混凝土的早强强度发展不利，但掺加缓凝剂后混凝土的后期强度均较空白混凝土强度略有提高。混凝土早强剂一般可以增加C3S组分水化速率和强度发展速率，对提高混凝土构件早期强度有利，但后期强度增长缓慢，对混凝土后期强度影响不大或略有降低。混凝土的速凝剂主要应用于喷射混凝土，可以使混凝土迅速终凝，形成强度，但对混凝土后期强度影响较大，使混凝土强度有较大损失

3 结语

混凝土的强度是衡量混凝土质量的重要参数之一。混凝土的强度受到原材料、成型工艺、养护条件等方面的影响。因此，当进行科研实验时，应尽力蔽掉混凝土负面影响因素，确保科研试验结果准确性，降低混凝土试验的误差；当进行混凝土工程建设时，必须针对实际情况，避免影响混凝土质量的负面因素的出现。

参考文献

[1] 冯乃谦，邢锋.高性能混凝土技术[M].北京，原子能出版社，2000.

[2] 王稷良，周明凯.影响混凝土强度的因素分析[J].商业混凝土，2006（5）.