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摘要:混凝土的强度有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度等多种,但以抗压强度最为重要。一方面,抗压是混凝土这种脆性材料最有利的受力状态;另一方面,抗压强度也是判定混凝土质量的最主要的依据。
关键词:建筑施工;混凝土;硬化;强度;技术性质
混凝土的强度有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度等多种,但以抗压强度最为重要。一方面,抗压是混凝土这种脆性材料最有利的受力状态;另一方面,抗压强度也是判定混凝土质量的最主要的依据。
1、普通混凝土受压破坏的特点
混凝土受压一般有三种破坏形式:一是骨料先破坏;二是水泥石先破壞;三是水泥石与粗骨料的接合面发生破坏。在普通混凝土中,第一种破坏形式不可能发生,因拌制普通混凝土的骨料强度一般都大于水泥石。第二种破坏形式仅会发生在骨料少而水泥石过多的情况下,在一般配合比正常时也不会发生’。最可能发生的受压破坏形式是第三种,即最早的破坏发生在水泥石与粗骨料的结合面上。水泥石与粗骨料的结合面由于水泥浆的泌水及水泥石的干缩而存在着早期微裂缝,随着所加外荷载的逐渐加大,这些微裂缝逐渐加大、发展,并迅速进入水泥石,最终造成混凝土的整体贯通开裂。由于普通混凝土这种受压破坏特点,水泥石与粗骨料结合面的粘结强度就成为普通混凝土抗压强度的主要决定因素。
2、混凝土的抗压强度及强度等级
2.1立方体抗压强度
按照国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081—2002)的规定,以边长为150mm的立方体试件,在标准养护条件[温度(20±3)℃,相对湿度大于90%]下养护28d进行抗压强度试验所测得的抗压强度称为混凝土的立方体抗压强度,以几表示。
混凝土的立方体抗压强度试验,也可根据粗骨料的最大粒径而采用非标准试件得出的强度值,但必须经换算。
2.2轴心抗压强度
立方体抗压强度是评定混凝土强度系数的依据,而实际工程中绝大多数混凝土构件都是棱柱体或圆柱体。同样的混凝土,试件形状不同,测出的强度值会有较大差别。为与实际情况相符,结构设计中采用混凝土的轴心抗压强度作为混凝土轴心受压构件设计强度的取值依据。
2.3立方体抗压强度标准值和强度等级
影响混凝土强度的因素非常复杂,大量的统计分析和试验研究表明,同一等级的混凝土,在龄期、生产工艺和配合比基本一致的条件下,其强度的分布(即在等间隔的不同的强度范围内,某一强度范围的试件的数量占试件总数量的比例)成正态分布。
3、影响混凝土强度的因素
影响混凝土强度的因素很多,大致有各组成材料的性质、配合比及施工质量几个方面。
3.1水泥强度和水灰比
由前述混凝土的破坏形式可知,混凝土的破坏主要是水泥石与粗骨料间结合面的破坏。结合面的强度越高,混凝土的强度也越高,而结合面的强度又与水泥强度及水灰比有直接关系。一般情况下,若水灰比不变,则水泥强度与水泥石的强度之间呈正比关系,水泥石强度越高,与骨料间的粘结力越强,则最终混凝土的强度也越高。
3.2养护条件
混凝土浇筑后必须保持足够的湿度和温度,才能保证水泥的不断水化,以使混凝土的强度不断发展。混凝土的养护条件一般情况下可分为标准养护和同条件养护,标准养护主要为确定混凝土的强度等级时采用,同条件养护是为检验浇筑混凝土工程或预制构件中混凝土强度时采用。
为满足水泥水化的需要,浇筑后的混凝土必须保持一定时间的湿润,过早失水则会造成
强度的下降,而且形成的结构疏松,产生大量的干缩裂缝,进而影响混凝土的耐久性。
3.3龄期
在正常不变的养护条件下,混凝土的强度随龄期的增长而提高,一般早期(7~14d)增长较快,以后逐渐变缓,28d后增长更加缓慢,但可延续几年,甚至几十年之久。
混凝土强度和龄期间的关系,对用早期强度推算长期强度和缩短混凝土强度判定的时间具有重要的实际意义。
4、提高混凝土强度的措施
现代混凝土的强度不断提高,C40、C50强度等级的普通混凝土应用已很普遍,提高混凝土强度的技术措施主要有以下几点:
4.1采用高强度等级的水泥
提高水泥的强度等级可有效增加混凝土的强度,但由于水泥强度等级的增加受到原料、生产工艺的制约,故单纯靠提高水泥强度来达到提高混凝土强度的目的,往往是不现实的,也是不经济的。
4.2降低水灰比
这是提高混凝土强度的有效措施。混凝土拌合物的水灰比降低,可降低硬化混凝土的孔隙率,明显增加水泥与骨料间的粘结力,使强度提高。但降低水灰比,会使混凝土拌合物的工作性下降,因此,必须有相应的技术措施配合,如采用机械强力振捣,掺加提高工作性的外加剂等。
4.3湿热养护
除采用蒸气养护、蒸压养护、冬季骨料预热等技术措施外,还可利用蓄存水泥本身的水化热来提高强度的增跃速度。
4.4龄期调整
如前所述,混凝土随着龄期的延续,强度会持续上升。实践证明,混凝土的龄期在3~6个月时,强度较28d会提高25%~50%。工程某些部位的混凝土如在6个月后才能满载使用,则该部位的强度等级可适当降低,以节约水泥。但具体应用时,应得到设计、管理单位的批准。
4.5改进施工工艺
采用机械搅拌合强力振捣,都可使混凝土拌合物在低水灰比的情况下更加均匀、密实地浇筑,从而获得更高的强度。近年来,国外研制的高速搅拌法、二次投料搅拌法及高频振捣法等新的施工工艺在国内的工程中得到应用,取得了较好的效果。
4.6掺加外加剂
掺加外加剂是提高混凝土强度的有效方法之一,减水剂和早强剂都对混凝土的强度发展起到明显的作用。尤其是在高强混凝土(强度等级大于C60)的设计中,采用高效减水剂已成为关键的技术措施。但需指出的是,早强剂只可提高混凝土的早期(≤10 d)强度,而对28 d的强度影响不大。
5、结束语
随着建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料不断出现,建筑施工混凝土硬化后的技术方法将会有更大拓展,因此,建筑施工混凝土硬化后的技术应用方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。
参考文献
[1]季直仓,卓昌志混凝土硬化后技术性质分析 [M].北京:中国建 筑工业出版社,1997
[2]万墨林,韩继云混凝土强度分析与技术应用[M].北京:中国建筑工业出版 社,1995
关键词:建筑施工;混凝土;硬化;强度;技术性质
混凝土的强度有抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、疲劳强度等多种,但以抗压强度最为重要。一方面,抗压是混凝土这种脆性材料最有利的受力状态;另一方面,抗压强度也是判定混凝土质量的最主要的依据。
1、普通混凝土受压破坏的特点
混凝土受压一般有三种破坏形式:一是骨料先破坏;二是水泥石先破壞;三是水泥石与粗骨料的接合面发生破坏。在普通混凝土中,第一种破坏形式不可能发生,因拌制普通混凝土的骨料强度一般都大于水泥石。第二种破坏形式仅会发生在骨料少而水泥石过多的情况下,在一般配合比正常时也不会发生’。最可能发生的受压破坏形式是第三种,即最早的破坏发生在水泥石与粗骨料的结合面上。水泥石与粗骨料的结合面由于水泥浆的泌水及水泥石的干缩而存在着早期微裂缝,随着所加外荷载的逐渐加大,这些微裂缝逐渐加大、发展,并迅速进入水泥石,最终造成混凝土的整体贯通开裂。由于普通混凝土这种受压破坏特点,水泥石与粗骨料结合面的粘结强度就成为普通混凝土抗压强度的主要决定因素。
2、混凝土的抗压强度及强度等级
2.1立方体抗压强度
按照国家标准《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T50081—2002)的规定,以边长为150mm的立方体试件,在标准养护条件[温度(20±3)℃,相对湿度大于90%]下养护28d进行抗压强度试验所测得的抗压强度称为混凝土的立方体抗压强度,以几表示。
混凝土的立方体抗压强度试验,也可根据粗骨料的最大粒径而采用非标准试件得出的强度值,但必须经换算。
2.2轴心抗压强度
立方体抗压强度是评定混凝土强度系数的依据,而实际工程中绝大多数混凝土构件都是棱柱体或圆柱体。同样的混凝土,试件形状不同,测出的强度值会有较大差别。为与实际情况相符,结构设计中采用混凝土的轴心抗压强度作为混凝土轴心受压构件设计强度的取值依据。
2.3立方体抗压强度标准值和强度等级
影响混凝土强度的因素非常复杂,大量的统计分析和试验研究表明,同一等级的混凝土,在龄期、生产工艺和配合比基本一致的条件下,其强度的分布(即在等间隔的不同的强度范围内,某一强度范围的试件的数量占试件总数量的比例)成正态分布。
3、影响混凝土强度的因素
影响混凝土强度的因素很多,大致有各组成材料的性质、配合比及施工质量几个方面。
3.1水泥强度和水灰比
由前述混凝土的破坏形式可知,混凝土的破坏主要是水泥石与粗骨料间结合面的破坏。结合面的强度越高,混凝土的强度也越高,而结合面的强度又与水泥强度及水灰比有直接关系。一般情况下,若水灰比不变,则水泥强度与水泥石的强度之间呈正比关系,水泥石强度越高,与骨料间的粘结力越强,则最终混凝土的强度也越高。
3.2养护条件
混凝土浇筑后必须保持足够的湿度和温度,才能保证水泥的不断水化,以使混凝土的强度不断发展。混凝土的养护条件一般情况下可分为标准养护和同条件养护,标准养护主要为确定混凝土的强度等级时采用,同条件养护是为检验浇筑混凝土工程或预制构件中混凝土强度时采用。
为满足水泥水化的需要,浇筑后的混凝土必须保持一定时间的湿润,过早失水则会造成
强度的下降,而且形成的结构疏松,产生大量的干缩裂缝,进而影响混凝土的耐久性。
3.3龄期
在正常不变的养护条件下,混凝土的强度随龄期的增长而提高,一般早期(7~14d)增长较快,以后逐渐变缓,28d后增长更加缓慢,但可延续几年,甚至几十年之久。
混凝土强度和龄期间的关系,对用早期强度推算长期强度和缩短混凝土强度判定的时间具有重要的实际意义。
4、提高混凝土强度的措施
现代混凝土的强度不断提高,C40、C50强度等级的普通混凝土应用已很普遍,提高混凝土强度的技术措施主要有以下几点:
4.1采用高强度等级的水泥
提高水泥的强度等级可有效增加混凝土的强度,但由于水泥强度等级的增加受到原料、生产工艺的制约,故单纯靠提高水泥强度来达到提高混凝土强度的目的,往往是不现实的,也是不经济的。
4.2降低水灰比
这是提高混凝土强度的有效措施。混凝土拌合物的水灰比降低,可降低硬化混凝土的孔隙率,明显增加水泥与骨料间的粘结力,使强度提高。但降低水灰比,会使混凝土拌合物的工作性下降,因此,必须有相应的技术措施配合,如采用机械强力振捣,掺加提高工作性的外加剂等。
4.3湿热养护
除采用蒸气养护、蒸压养护、冬季骨料预热等技术措施外,还可利用蓄存水泥本身的水化热来提高强度的增跃速度。
4.4龄期调整
如前所述,混凝土随着龄期的延续,强度会持续上升。实践证明,混凝土的龄期在3~6个月时,强度较28d会提高25%~50%。工程某些部位的混凝土如在6个月后才能满载使用,则该部位的强度等级可适当降低,以节约水泥。但具体应用时,应得到设计、管理单位的批准。
4.5改进施工工艺
采用机械搅拌合强力振捣,都可使混凝土拌合物在低水灰比的情况下更加均匀、密实地浇筑,从而获得更高的强度。近年来,国外研制的高速搅拌法、二次投料搅拌法及高频振捣法等新的施工工艺在国内的工程中得到应用,取得了较好的效果。
4.6掺加外加剂
掺加外加剂是提高混凝土强度的有效方法之一,减水剂和早强剂都对混凝土的强度发展起到明显的作用。尤其是在高强混凝土(强度等级大于C60)的设计中,采用高效减水剂已成为关键的技术措施。但需指出的是,早强剂只可提高混凝土的早期(≤10 d)强度,而对28 d的强度影响不大。
5、结束语
随着建筑科学技术的不断进步,新型建筑材料不断出现,建筑施工混凝土硬化后的技术方法将会有更大拓展,因此,建筑施工混凝土硬化后的技术应用方案的选择范围也将具有更为广泛的空间。
参考文献
[1]季直仓,卓昌志混凝土硬化后技术性质分析 [M].北京:中国建 筑工业出版社,1997
[2]万墨林,韩继云混凝土强度分析与技术应用[M].北京:中国建筑工业出版 社,1995