关于原材料对混凝土强度的影响的分析

关于原材料对混凝土强度的影响的分析

陈欢

天津欣洲万通混凝土有限公司

摘要：混凝土的强度在一定程度上决定了建筑的强度和安全程度，越来越受到人们的关注，为了提高混凝土的强度，常围绕原材料影响因素进行改进，以提高混凝土的强度。本文首先说明了混凝土的发展现状，然后详细分析了原材料对混凝土强度的影响。

关键词：原材料；混凝土；强度；骨料；胶凝材料

一、混凝土的发展现状

莫尼埃在1877为结构用的混凝土申请专利，力筋和水平横筋形成框架，表面浇筑混凝土的这种做法沿用至今；在1900年之后，相关的水灰比学说相继诞生，这是混凝土强度的最为早期的理论基础。载之后，轻集料混凝土、加气混凝土和其他类型的混凝土接连现世，同时混凝土外加剂也开始出现并投入使用。在上世纪60年代后，混凝土材料中开始有了高分子材料的加入，由此聚合物混凝土得以研制成功。

在当代，钢筋混凝土做为建筑设施的基础材料，充当着十分着重要的角色。经过近40年的发展，我国的混凝土行业已然形成了一条产业链。从材料设计、原材料制备、混凝土生产运输到工程服务。这为我国的基础设施建设和各类建筑工程建设做出了重要的贡献。2017年，我国混凝土与水泥制品协会官方统计商品混凝土产量16.4亿m3，同比增长跌至2.14%，我们不难看出在市场及国家政策的推动下，行业规模持续扩大，技术水平、管理水平快速提升，产业结构不断改善。

二、原材料对混凝土强度的影响的分析

（一）水泥的强度等级和水灰比

水泥是混凝土最重要的原材料，其也对混凝土的强度有重大的影响，因此研究水泥的强度等级以及水灰比是十分关键的。一般来说，水泥的强度等级水平较高，才能配置出强度大的混凝土。而水泥要达到高的强度，则离不开水灰比的作用。在水泥强度固定不变的条件下，如果水灰比越大，则混凝土的强度反而越小。水泥水化需要合适的水量，如果水量控制不合理，则混凝土便不能全部吸收水分，一部分水分就会被滞留到混凝土中，一旦遭遇高温条件，就会出现水汽蒸发的问题，那么即使已经硬化了的混凝土仍有可能出现气孔，这大大降低了混凝土的强度。由此可见，如何处理水灰比和强度之间的关系是十分关键的问题，混凝土的强度只有在水灰比越小的时候才能增强。但是需要把握好水灰比的度，如果过于小，那么混凝土的振捣就会非常困难，混凝土反而容易出现更多的问题，这对强度也会造成很大影响。

（二）骨料

骨料分为粗骨料和细骨料，通常情况下，粗骨料相比细骨料对于混凝土强度影响较大，细骨料对于混凝土强度影响很小。粗骨料对于混凝土强度的影响主要在于其表面质量的好坏，对于表面粗糙的粗骨料，粘接力较大，混凝土的强度较高。一般情况下，粗骨料的强度比水泥的强度和水泥与骨料间的粘结力要高，所以粗骨料的自身强度对混凝土强度不会有大的影响，但是粗骨料如果含有大量的针片状颗粒、泥块等杂质，则对混凝土强度产生不良影响。因为当骨料较大时，骨料间粘接力较小，并且骨料间隙大，强度低。为了保证混凝土具有足够的强度，常常将粗骨料控制在3.2cm左右。当石质强度相等时，碎石表面粗糙，粘接力较大，因此表面粗糙的碎石比表面光滑的卵石粘结性能要好，在水灰比相同时，碎石的混凝土强度比卵石的混凝土强度高，一般高10%左右。

（三）矿物掺合料对混凝土强度的影响

用粉煤灰、粉煤灰及硅灰、磨细矿渣等量替代部分水泥的情况下，混凝土7d龄期时抗压及弯拉强度均下降，但28d龄期后粉煤灰、粉煤灰及硅灰两种掺合料的混凝土抗压及弯拉强度依然下降，磨细矿渣掺合料混凝土抗压及弯拉强度比纯水泥混凝土强度高。

在水胶比分别为0.60、0.50、0.28三种情况下，无论水胶比大小，Ⅱ级粉煤灰均不能等量取代P•O42.5R级水泥，应超量取代，且水胶比越大，超量系数越大；在研究的掺量范围内，S95矿渣粉可等量取代P•042.5R级水泥，，且会增加混凝土强度。

粉煤灰的增“强”潜力是很大的，其主要是在后期增加混凝土的强度，后劲很足；硅粉具有较大的活性，那么其主要是在前期增加混凝土的强度，而后期由于活性的降低会大大减缓增加强度的速度。如果需要提高混凝土的抗折强度和抗冲击耐磨性，那么硅粉则是最合适的外加剂。

基于此，如果混凝土对早期强度要求较大，那么可以采用粉煤灰超量取代部分水泥的做法，而则可以取代等量的部分水泥，同时对混凝土强度的增强也是有益的。

（四）外加剂对混凝土强度的影响

外加剂是混凝土原材料中不可缺少的部分，外加剂的加入对混凝土的各种性能有着明显的改善作用。外加剂的种类很多，常见的有减水剂、早强剂和缓凝剂等，另外复合型的外加剂也是较为常见的。假使其他材料不改变，在加入减水剂后，混凝土的坍落度仍然能够达到同样要求，但是却能同步减少用水量，从而使得混凝土的强度得到增强。但要控制好减水剂的掺量，过犹不及，如果掺量过高，那么就增加了混凝土离析泌水的可能性，反而会使得混凝土的强度降低。早强剂的目的是控制混凝土的早期强度，起到提高早期强度的作用；如果要提高混凝土的抗冻性能，那么就要加入引气剂，但是引气剂的加入会使得混凝土的强度有不同程度的降低；膨胀剂能够起到降低混凝土收缩的目的，对混凝土强度的增强也有一定的作用；如果需要延长混凝土的凝结时间，那么就可以加入缓凝剂，会使得混凝土的运输范围得以增大，那么缓凝剂的用量需要控制好，否则就会起到降低混凝土强度的反作用。

相关试验显示，在水灰比相同的条件下，对混凝土蒸养强度提高最为明显的为萘系高效减水剂，而聚羧酸高效减水剂和氨基磺酸盐高效减水剂的效果则相对要差一些；适量早强剂和膨胀剂的加入也付混凝土蒸养强度的提高有益，而缓凝剂和引气剂的加入也不利于混凝土蒸养强度的提高。

在混凝土坍落度相同的条件下，减水剂的减水率越高，那么配制出的混凝土强度就会越大。这是因为，用水量的降低使得水灰比也变小，通过上文分析可知，小的水灰比有利于混凝土强度的增大。由此可见，在流动性能相同和水灰比相同的条件下，减水剂会对混凝土强度有不同程度的影响。

（五）胶凝体系对混凝土强度的影响

通过胶凝体系胶砂强度试验，以及胶凝体系水化结构SEM照片对比分析，得出当胶凝体系各材料颗粒趋于紧密堆积状态时，其性能能够得到一定提高。这说明当复合胶凝材料达到一定级配时，能够在一定范围内提高胶凝体系强度。但并不绝对，在复合掺合料取代50%水泥试验中，数据呈现的结果恰恰相反，当胶凝体系颗粒级配趋于理论紧密堆积状态时，强度反而降低。这说明极致的胶凝体系颗粒级配并不一定带来较高的堆积效应，根据复合材料的种类不同，反应程度不同都会对颗粒紧密堆积效应产生影响，使其达不到期望值。

通过混凝土试配试验分析，当使用复合混合料拌制混凝土时，其性能变化规律与复合混合料胶砂性能变化规律相似。但混凝土性能受益程度低于复合混合料胶砂性能增益程度。这说明在混凝土结构中，受到骨料本身性质和界面粘接性能等其他因素复杂影响。

三、结语

综上，混凝土强度影响因素众多本文根据理论分析，并结合试验数据，较为全面的分析了原材料因素对混凝土强度的影响。希望此文章能为混凝土结构的设计、施工及试验分析提供一些思路。

参考文献：

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[3]姜廷瑞，丛章戋，王连玉.浅谈水泥混凝土的和易性及其影响因素[J].建筑与预算，2011（6）