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摘要：随着社会的进步，经济的发展，混凝土应用逐渐成为主要建筑工程材料，越来越多工程混凝土的强度要求越来越高越来越精确，混凝土的强度随时间增长趋势及其影响因素有必要去掌握，结合试验对其强度增长进行了阐述并对微裂缝的影响进行了分析，对混凝土施工过程有一定的指导作用。
关键词：混凝土；强度；裂逢；分析
O引 言
随着混凝土技术的发展，混凝土的组分越来越多，不仅掺加外加剂和矿物掺合料(事实上，早期的混凝土所用的水泥里也掺有不少混合材，越来越多工程混凝土的强度要求越来越高越来越精确，往往在施工过程中混凝土就已经承受一定的荷载，因此有很大的必要性对混凝土的抗压强度增长趋势进行分析研究,混凝土的影响因素是多方面的，包括自身的材料组成养护条件等，而不可避免微裂缝对其强度的影响也是不可避免的。
1实验室混凝土配合比的确定
混凝土的强度主要取决于：水泥、水灰比、集料、集灰比及养护条件等因素。水泥的化学成分主要是硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C3S)，其中C3S决定水泥的早期强度, C3S决定水泥的后期强度；同时水泥的细度对混凝土的强度也有一定成度的影响，细度高水花速度快，强度上升快。水灰比也决定着混凝土的强度，水灰比越大混凝土的强度越低，特别是水灰比一空隙率的关系，即水灰比和振捣程度的关系，充分密实的混凝土随水灰比降低二增高。集料的影响取决于集料的形状、结构和集料的级配，而粗集料的抗压 强度要高于混凝土的抗压强度，集料的形状、结构和级配是影响粗细骨料和水泥粘接强度的主要因素，最大粒径对混凝土的强度也有影响，当含粗骨料粒径大的多时，混凝土强度高。集灰比对混凝土的强度也有很大的影响因素，在水灰比相同的条件下，随着集灰比的增大混凝土的强度提高。养护条件决定着混凝土强度的上升与能否达到设计强度，特别是温度和湿度，在一定条件下，温度(≥50C)越高混凝土前期强度上升越快，湿度越大水化越快，混凝土的强度上升的也快。
在实验室配制的混凝土强度需满足设计强度等级[1]，即，不考虑实际施工条件与试验条件的差别，根据《普通混凝土配合比设计》(JGJ55-2000)，强度配制公式fcu.o: ≥ ＋
--混凝土配制强度，MPa；
--混凝土立方体抗压强度标准值，M-Pa；
—强度保证系数，当强度保证率为95％时， 取1.645；
--混凝土强度标准差，MPa。
而本实验取 ＝
C40配合比为例：
(1) 确定配制强度
＝ ＝40MPa
(2) 确定水灰比W/C（ ＝50MPa）
=
(3)确定用水量
坍落度：35-50mm，碎石粒径：5-20mm,取 =200Kg
(4)确定水泥用量
=
(5)确定砂率
碎石粒径：5-20mm，取 =37%
（6）确定1m3砂石用量 ，
最终配合比为：
C:S:G:W=362:699:1189:200
通过试配确定每盘（30L）最终的配合比如表1
搅拌时放置顺序：石子→水泥→砂子→水，首先待石子、水泥、砂子充分搅拌均匀后再加水搅拌3分钟后浇筑，经振捣台振捣60S(具体以混凝土表面不再明显逸出气泡为准)密实成型，24小时后脱模。
2混凝土的强度及分析
混凝土的结构形成过程：浇筑密实成型期、养护和硬化期及使用期。在浇筑密实成型阶段为沉降收缩和塑性收缩，养护和硬化期及暴露在环境中的失水收缩和吸水膨胀。在水中混凝土膨胀，而在空气中混凝土成型硬化过程收缩。[2]这样在外界条件影响下微裂缝便产生了。
为确定混凝土的抗壓强度，我国国家标准(GB／T50081-200普通混凝土力学性能试验方法》：按标准方法制作边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件下(200C±20C，湿度>9O％)，养护28天后自然养护。而本实验采用的是边长为100mm的立方体试件，取折算系数为0.95[3]。
采集得到的数据见表2
注：
其中：P-为边长100mm的立方体破坏荷载；A-为立方体截面面积
处理后得到的强度数据所表3
试验数据的图线分析即混凝土的强度变化趋势：
3 影响混凝土强度的一些原因
3.1选用材料不当
骨料中针片状石子含量过高。针片状石子在混凝土中易出现架空现象，空隙率较大，受压易折断，从而影响混凝土强度。
选用较细的砂、且杂质含量过高。根据规范规定：砂的细度模数应在2.5以上，含泥量不超过3%水泥随意掺合使用。因不同水泥中混合物质量及掺量都不同，掺合后将使水泥性能发生变化，标号降低，从而影响混凝土的强度。粗骨料采用砾石。砾石因表面光滑、无棱角，与水泥砂浆的粘结不够好，使混凝土强度降低。应采用机轧碎石作骨料。砂、石材料内含有杂质。根据规范规定：粗骨料含泥量不超过1％，砂含泥量不超过3％。砂、石材料内杂质的含量对路面塑性收缩开裂和干缩变形影响很大。
3.2 外加剂对混凝土强度的影响
在掺有早强剂或速凝剂的混凝土中，因水泥短期内水化、硬化，使水泥颗粒表面生成一层硬亮，阻碍了水泥进一步水化，导致后期强度偏低。
3.3 配合比控制不严以及计量不准确
水灰比的问题。混凝土中的拌合水分自由水和化合水两部分。化合水的作用是使水泥水解和水化，剩余的皆为自由水，它是为了满足操作的要求。自由水在混凝土硬化过程中逐渐蒸发，使混凝土内部形成空隙。如水灰比偏大，使混凝土密实度降低，强度也就降低；但水灰比偏小时，因和易性差，影响施工操作，也难以振捣密实，使混凝土强度降低。因此要严格控制水灰比。
计量不准确。混凝土的配合比是根据混凝土强度、耐久性、耐磨性、和易性来确定的。根据规定计量误差：水泥1％，粗骨料3％，水1％，外加剂2％。同时计量不准确也影响砂石材料的级配，没有一个好的级配，混凝土的密实度就难以保证。新规范中作出了明确规定：水泥混凝土路面、大桥特大桥、隧道等有大体积混凝土施工的工程应采用拌和站并必须配置一定数量的自动计量设备，禁止用体积法计量。
3.4 施工操作不规范
砂石材料含水率的测定。砂石材料的含水量是随气候变化而变化的。施工中住往根据设计而不考虑这一因素，从而使水灰比失去控制。事实上，在施工现场要在每班开工前及天气变化时，对砂石材料进行含水量的测定，及时对水灰比进行调整。
标高控制不严，使混凝土板块厚薄不均，造成混凝土强度不匀，在混凝土板块厚薄不均界面，在外力作用下及收缩时产生拉应力，易产生裂缝，影响混凝土的使用质量。
振捣不密实。从现场取芯的芯样上，往往会发现芯样气孔较多。这是混凝土振捣不密实的表现，混凝土有足够的弯拉强度，来自于它的密实度。
随意向混凝土中加水。这种行为与水灰比过大的情况类似。随意加水会使混凝土中自由水份增加，随着水份蒸发，使混凝土内空隙增大。
养护不及时。混凝土的结构和强度的形成及增长有一个过程，并需要有一定的温度和湿度条件。如不及时养护，会影响混凝土水化作用的正常进行和水化物的生成，从而影响混凝土的强度。
一盘中多余的混凝土在浇筑间歇摊在基层上面。对于在工作间歇遇到一盘多余的混凝土摊铺在基层上的做法，这是不允许的。但在工作中确实也碰到过，特别是在低等级公路的混凝土浇筑中较为多。
很显然，加了这一薄层使面层厚度减少，且薄层未经振捣结构强度低，由于这一薄层的存在势必影响面层的强度。
4 结束语
根据混凝土材料的特点：在承受荷载或外力之前，内部就已经存在少量分散的、方向不定的微裂缝(宽度一般为2x10-3～5x10-3mm，最长可达1～2mm)。裂缝的发展需经历一个时间过程后稳定的，根据强度趋势试验结果，说明裂缝到120天时趋于稳定，90天正是裂缝延续发展过程，这样由于裂缝产生了，进一步加强了混凝土的水化反应。当裂缝稳定后，其水化反应又趋于平缓。这就是我们看到的试验结果，28天，60天趋于上升，而90天反而有下降的趋势，180天又有所上升，同时，必须规范操作行为，按规范施工，加强养护工作；另外，积极探索和改进施工工艺，以提高混凝土路面的整体质量。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：混凝土；强度；裂逢；分析
O引 言
随着混凝土技术的发展，混凝土的组分越来越多，不仅掺加外加剂和矿物掺合料(事实上，早期的混凝土所用的水泥里也掺有不少混合材，越来越多工程混凝土的强度要求越来越高越来越精确，往往在施工过程中混凝土就已经承受一定的荷载，因此有很大的必要性对混凝土的抗压强度增长趋势进行分析研究,混凝土的影响因素是多方面的，包括自身的材料组成养护条件等，而不可避免微裂缝对其强度的影响也是不可避免的。
1实验室混凝土配合比的确定
混凝土的强度主要取决于：水泥、水灰比、集料、集灰比及养护条件等因素。水泥的化学成分主要是硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C3S)，其中C3S决定水泥的早期强度, C3S决定水泥的后期强度；同时水泥的细度对混凝土的强度也有一定成度的影响，细度高水花速度快，强度上升快。水灰比也决定着混凝土的强度，水灰比越大混凝土的强度越低，特别是水灰比一空隙率的关系，即水灰比和振捣程度的关系，充分密实的混凝土随水灰比降低二增高。集料的影响取决于集料的形状、结构和集料的级配，而粗集料的抗压 强度要高于混凝土的抗压强度，集料的形状、结构和级配是影响粗细骨料和水泥粘接强度的主要因素，最大粒径对混凝土的强度也有影响，当含粗骨料粒径大的多时，混凝土强度高。集灰比对混凝土的强度也有很大的影响因素，在水灰比相同的条件下，随着集灰比的增大混凝土的强度提高。养护条件决定着混凝土强度的上升与能否达到设计强度，特别是温度和湿度，在一定条件下，温度(≥50C)越高混凝土前期强度上升越快，湿度越大水化越快，混凝土的强度上升的也快。
在实验室配制的混凝土强度需满足设计强度等级[1]，即，不考虑实际施工条件与试验条件的差别，根据《普通混凝土配合比设计》(JGJ55-2000)，强度配制公式fcu.o: ≥ ＋
--混凝土配制强度，MPa；
--混凝土立方体抗压强度标准值，M-Pa；
—强度保证系数，当强度保证率为95％时， 取1.645；
--混凝土强度标准差，MPa。
而本实验取 ＝
C40配合比为例：
(1) 确定配制强度
＝ ＝40MPa
(2) 确定水灰比W/C（ ＝50MPa）
=
(3)确定用水量
坍落度：35-50mm，碎石粒径：5-20mm,取 =200Kg
(4)确定水泥用量
=
(5)确定砂率
碎石粒径：5-20mm，取 =37%
（6）确定1m3砂石用量 ，
最终配合比为：
C:S:G:W=362:699:1189:200
通过试配确定每盘（30L）最终的配合比如表1
搅拌时放置顺序：石子→水泥→砂子→水，首先待石子、水泥、砂子充分搅拌均匀后再加水搅拌3分钟后浇筑，经振捣台振捣60S(具体以混凝土表面不再明显逸出气泡为准)密实成型，24小时后脱模。
2混凝土的强度及分析
混凝土的结构形成过程：浇筑密实成型期、养护和硬化期及使用期。在浇筑密实成型阶段为沉降收缩和塑性收缩，养护和硬化期及暴露在环境中的失水收缩和吸水膨胀。在水中混凝土膨胀，而在空气中混凝土成型硬化过程收缩。[2]这样在外界条件影响下微裂缝便产生了。
为确定混凝土的抗壓强度，我国国家标准(GB／T50081-200普通混凝土力学性能试验方法》：按标准方法制作边长为150mm的立方体试件，在标准养护条件下(200C±20C，湿度>9O％)，养护28天后自然养护。而本实验采用的是边长为100mm的立方体试件，取折算系数为0.95[3]。
采集得到的数据见表2
注：
其中：P-为边长100mm的立方体破坏荷载；A-为立方体截面面积
处理后得到的强度数据所表3
试验数据的图线分析即混凝土的强度变化趋势：
3 影响混凝土强度的一些原因
3.1选用材料不当
骨料中针片状石子含量过高。针片状石子在混凝土中易出现架空现象，空隙率较大，受压易折断，从而影响混凝土强度。
选用较细的砂、且杂质含量过高。根据规范规定：砂的细度模数应在2.5以上，含泥量不超过3%水泥随意掺合使用。因不同水泥中混合物质量及掺量都不同，掺合后将使水泥性能发生变化，标号降低，从而影响混凝土的强度。粗骨料采用砾石。砾石因表面光滑、无棱角，与水泥砂浆的粘结不够好，使混凝土强度降低。应采用机轧碎石作骨料。砂、石材料内含有杂质。根据规范规定：粗骨料含泥量不超过1％，砂含泥量不超过3％。砂、石材料内杂质的含量对路面塑性收缩开裂和干缩变形影响很大。
3.2 外加剂对混凝土强度的影响
在掺有早强剂或速凝剂的混凝土中，因水泥短期内水化、硬化，使水泥颗粒表面生成一层硬亮，阻碍了水泥进一步水化，导致后期强度偏低。
3.3 配合比控制不严以及计量不准确
水灰比的问题。混凝土中的拌合水分自由水和化合水两部分。化合水的作用是使水泥水解和水化，剩余的皆为自由水，它是为了满足操作的要求。自由水在混凝土硬化过程中逐渐蒸发，使混凝土内部形成空隙。如水灰比偏大，使混凝土密实度降低，强度也就降低；但水灰比偏小时，因和易性差，影响施工操作，也难以振捣密实，使混凝土强度降低。因此要严格控制水灰比。
计量不准确。混凝土的配合比是根据混凝土强度、耐久性、耐磨性、和易性来确定的。根据规定计量误差：水泥1％，粗骨料3％，水1％，外加剂2％。同时计量不准确也影响砂石材料的级配，没有一个好的级配，混凝土的密实度就难以保证。新规范中作出了明确规定：水泥混凝土路面、大桥特大桥、隧道等有大体积混凝土施工的工程应采用拌和站并必须配置一定数量的自动计量设备，禁止用体积法计量。
3.4 施工操作不规范
砂石材料含水率的测定。砂石材料的含水量是随气候变化而变化的。施工中住往根据设计而不考虑这一因素，从而使水灰比失去控制。事实上，在施工现场要在每班开工前及天气变化时，对砂石材料进行含水量的测定，及时对水灰比进行调整。
标高控制不严，使混凝土板块厚薄不均，造成混凝土强度不匀，在混凝土板块厚薄不均界面，在外力作用下及收缩时产生拉应力，易产生裂缝，影响混凝土的使用质量。
振捣不密实。从现场取芯的芯样上，往往会发现芯样气孔较多。这是混凝土振捣不密实的表现，混凝土有足够的弯拉强度，来自于它的密实度。
随意向混凝土中加水。这种行为与水灰比过大的情况类似。随意加水会使混凝土中自由水份增加，随着水份蒸发，使混凝土内空隙增大。
养护不及时。混凝土的结构和强度的形成及增长有一个过程，并需要有一定的温度和湿度条件。如不及时养护，会影响混凝土水化作用的正常进行和水化物的生成，从而影响混凝土的强度。
一盘中多余的混凝土在浇筑间歇摊在基层上面。对于在工作间歇遇到一盘多余的混凝土摊铺在基层上的做法，这是不允许的。但在工作中确实也碰到过，特别是在低等级公路的混凝土浇筑中较为多。
很显然，加了这一薄层使面层厚度减少，且薄层未经振捣结构强度低，由于这一薄层的存在势必影响面层的强度。
4 结束语
根据混凝土材料的特点：在承受荷载或外力之前，内部就已经存在少量分散的、方向不定的微裂缝(宽度一般为2x10-3～5x10-3mm，最长可达1～2mm)。裂缝的发展需经历一个时间过程后稳定的，根据强度趋势试验结果，说明裂缝到120天时趋于稳定，90天正是裂缝延续发展过程，这样由于裂缝产生了，进一步加强了混凝土的水化反应。当裂缝稳定后，其水化反应又趋于平缓。这就是我们看到的试验结果，28天，60天趋于上升，而90天反而有下降的趋势，180天又有所上升，同时，必须规范操作行为，按规范施工，加强养护工作；另外，积极探索和改进施工工艺，以提高混凝土路面的整体质量。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。