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影响水泥混凝土强度的因素分析

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【摘要】:
一、水灰比  为提高水泥混凝土的强度,通常采用的水灰比不超过0.45,用水量不超过150kg/m3(卵石不超过140kg/m3)。对于掺外加剂的水泥混凝土还可以采用更低的水灰比和用水量。采用低的水灰比,可以减少水泥混凝土中的游离水,从而减少水泥混凝土中的空隙,提高水泥混凝土的密实度和强度。另一方面降低了浆集比。减薄水泥浆层的厚度,可以充分发挥集料的骨架作用,对水泥混凝土强度的提高也有帮助。  二、

  一、水灰比

  为提高水泥混凝土的强度,通常采用的水灰比不超过0.45,用水量不超过150kg/m3(卵石不超过140kg/m3)。对于掺外加剂的水泥混凝土还可以采用更低的水灰比和用水量。采用低的水灰比,可以减少水泥混凝土中的游离水,从而减少水泥混凝土中的空隙,提高水泥混凝土的密实度和强度。另一方面降低了浆集比。减薄水泥浆层的厚度,可以充分发挥集料的骨架作用,对水泥混凝土强度的提高也有帮助。

  二、水泥

  水泥混凝土的影响取决于水泥的化学成分及细度。水泥强度主要来自于早期强度(C3S)及后期强度(C2S),而且这些影响贯穿于混凝土中。用C3S含量较高的水泥来制作混凝土,其强度增长较快,但在后期可能以较低的强度而告终。而无论通过改变成分、养护条件或者利用外加剂而比较缓慢地水化,都可使水泥产生较高的最终强度。

  三、集料

  集料极重要的参数是集料的形状、结构、最大尺寸及级配。集料本身的强度不太重要,因为集料强度一般都要高于混凝土的设计抗压强度。在承载时混凝土中集料所能承受的应力大大超过混凝土的抗压强度。

  骨料颗粒的粒形、粒径、表面结构和矿物成分,往往影响混凝土过渡区的特性,从而影响混凝土的强度。

  级配良好的粗骨料改变其最大粒径对混凝土强度有着两种不同的影响。水泥用量和稠度一样时,含较大骨料粒径混凝土拌和物比含较小粒径的强度小,其集料的表面积小,所需拌和水较少,较大骨料趋于形成微裂缝的弱过渡区,其最终影响随混凝土水灰比和所加应力而不同。在低水灰比时,降低过渡区孔隙率同样对混凝土强度一开始就起重要作用。在一定拌和物中,水灰比一定时抗拉强度与抗压强度之比将随粗骨料粒径的降低而增加。试验表明,增加骨料粒径对高强混凝土起反作用,低强度混凝土在一定水灰比时,骨料粒径似乎无大的影响。另外,在同一条件下,以钙质代硅质骨料会使混凝土强度明显改善。

  四、集灰比

  对于强度大于35Mpa的混凝土,集灰比的影响就较为明显地表现出来。在相同水灰比时,混凝土强度随着集灰比的增大而提高。这是因为:集料数量增大,吸水量也增大,从而有效水灰比降低;混凝土内孔隙总体积减小;集料对混凝土强度所引起的作用更好地发挥。

  五、养护

  为了获得质量良好的混凝土,混凝土成型后在适宜的环境中进行养护。养护的目的是为了保证水泥水化过程能正常进行,包括控制环境的温度和湿度。

  水泥水化只能在为水填充的毛细管内发生,因此,必须创造条件防止水分由毛细管中蒸发失去,而且,在水泥水化过程中产生的水泥凝胶具有很大的比表面积,大量自由水变为表面吸附水。这时,如果不让水分进入水泥石,则供水化反应的水就会越来越少,在水灰比小于0.5的情况下会出现自干现象,使水泥水化不能继续进行。因此,在养护期内必须保持混凝土的饱水状态,或者接近于这个状态。只有在饱水状态下,水泥水化速度才是最大的。

  混凝土的质量主要取决于水泥石中的胶空比。混凝土在浇筑后水分的蒸发,取决于周围空气的温度和相对湿度,以及引起混凝土表面空气湿度变化的风度。混凝土和周围空气的温差,也会影响失水。例如,在白天饱水的混凝土在温度低的晚上会失水;寒冷气候中浇筑的混凝土,即使在饱和空气中,也会失水。急速的初期水化反应会导致水化物的不均匀分布。水化物稠密程度低的区域成为水泥石中的薄弱点,从而降低整体的强度;水化物程度高的区域包裹在水泥粒子的周围,防碍水化反应的继续进行,从而减少水化物的量。在养护温度较低的情况下,由于水化缓慢,具有充分的扩散时间,从而使水化物得以在水泥石中均匀分布。