混凝土的检测与选择 混凝土的强度及影响因素（建筑材料检测与选择）

任务4混凝土的强度及影响因素混凝土在未凝结硬化以前，称为混凝土拌合物（也叫新拌混凝土）。它必须具有良好的和易性，便于施工，以保证能获得良好的浇灌质量；混凝土拌合物凝结硬化以后，应具有足够的强度，以保证建筑物能安全地承受设计荷载；并应具有必要的耐久性。（二）硬化混凝土的强度混凝土强度的意义强度是混凝土最重要的力学性质，混凝土主要用于承受荷载或抵抗各种作用力。混凝土强度与混凝土的其它性能关系密切，一般来说，混凝土的强度愈高，其刚性、不透水性、抵抗风化和某些侵蚀介质的能力也愈高，通常用混凝土强度来评定和控制混凝土的质量。混凝土的破坏受力前，在水泥石和界面处存在缺陷和裂缝：由于水泥的收缩，引起砂浆与粗骨料间产生拉应力，产生裂缝；水泥的泌水使与集料间形成界面裂缝；水泥水化热引起的裂缝；多余水的蒸发留下的孔隙；外力碰撞、振动不均匀，不密实产生的裂缝（如拆模式时）；施工时不可能达到完全密实，留有孔隙。受力后，以上裂缝、孔隙不断发展，混凝土破坏。混凝土受力破坏的过程，实际是混凝土裂缝的发生及发展的过程。混凝土强度的分类抗压强度轴心抗压强度劈裂抗拉强度抗弯拉强度抗压强度立方体抗压强度

按照标准的制作方法制成边长为150mm的正立方体试件，在标准养护条件（温度20±2℃，相对湿度95%以上）下，（标准养护室内的试件应放在支架中；彼此间隔10~20mm，试件表应保持潮湿，并不得被水直接冲淋的条件下）养护28天龄期，按标准方法测定其抗压强度值，称为混凝土立方体抗压强度，简称立方体抗压强度可按下式计算：式中：fcu——立方体抗压强度，Mpa；F——试件破坏荷载，N；A——试件承压面积，mm2。

压力试验机数显压力试验机微机控制电液伺服万能试验机立方体抗压强度标准值按照标准方法制作和养护的边长为150mm的立方体试件，在28天龄期，用标准试验方法测定的抗压强度总体分布中的一个值，强度低于该值的百分率不超过5%（即具有95%保证率的抗压强度）以N/mm2（即Mpa）计，以fcu，k表示。混凝土强度等级混凝土强度等级是根据立方体抗压强度标准值来确定的。强度等级的表示方法，用符号“C”和“立方体抗压强度标准值”两项内容来表示，如C20即表示混凝土立方体抗压强度标准值为20Mpa。我国现行规范（GB50010—2002）规定，普通混凝土按立方体抗压强度标准值划分C７.５C1０C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60等1２等级。影响混凝土强度的因素水泥强度等级与水灰比水泥强度等级和水灰比是决定混凝土强度最主要的因素。水灰比不变时，水泥强度等级越高，则硬化水泥石强度越大，对骨料的胶结力也就越强，配制成的混凝土强度也就愈高。水泥强度等级相同的情况下，水灰比愈小，水泥石的强度愈高，与骨料粘结力愈大，混凝土强度愈高。但水灰比过小，拌和物过于干稠，在一定的施工振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，出现较多的蜂窝、孔洞，反将导致混凝土强度严重下降。

混凝土强度与水灰比及灰水比的关系

（ａ）强度与水灰比的关系；（ｂ）强度与灰水比的关系混凝土强度经验公式：式中：fcu——混凝土28d抗压强度，Mpa；C——每立方米混凝土中水泥用量，Kg；W——每立方米混凝土中水的用量，Kg；C/W——灰水比；

fce——水泥28d抗压强度实测值，Mpa；在无法取得水泥实际强度时，可用下式计算：式中：fcu,.k——水泥强度等级标准值，Mpa；

γc——水泥强度等级的富余系数，一般为1.13。αa、αb——回归系数，与骨料品种及水泥品种等因素有关，其数值通过试验求得。若无试验统计资料，则可按《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55－2000）提供的回归系数取用：采用碎石αa＝0.46αb＝0.07采用卵石αa＝0.48αb＝0.33公式的适用范围只适用于流动性混凝土及低流动性混凝土，对于干硬性混凝土则不适用。混凝土强度公式的应用

（1）可根据所用的水泥强度等级和水灰比来估计所配制混凝土的强度；（2）可根据水泥强度等级和要求的混凝土强度等级来计算应采用的水灰比；（3）可根据混凝土强度等级和采用的水灰比确定所用水泥的强度等级。集料的特征集料的强度集料的种类集料的级配集料的表面状态集料的粒形集料的有害杂质和弱颗粒含量

混凝土强度是一个渐进发展的过程，其发展的程度和速度取决于水泥的水化，而混凝土成型后的温度和湿度是影响水泥水化速度和程度的重要因素。因此，混凝土浇捣成型后，必须在一定时间内保持适当的温度和足够的湿度以使水泥充分水化，保证混凝土强度不断增长，以获得质量良好的混凝土。养护温度养护温度高，水泥水化速度加快，混凝土强度的发展也快；在低温下混凝土强度发展迟缓。当温度降至冰点以下时，则由于混凝土中水分大部分结冰，不但水泥停止水化，混凝土强度停止发展，而且由于混凝土孔隙中的水结冰产生体积膨胀（约9％），而对孔壁产生相当大的压应力（可达100MPa），从而使硬化中的混凝土结构遭受破坏，导致混凝土已获得的强度受到损失。混凝土早期强度低，更容易冻坏。冬季施工时，要特别注意保温养护，以免混凝土早期受冻破坏。蒸汽养护的混凝土构件湿度水泥水化必须在有水的条件下进行，湿度适当，水泥水化反应顺利进行，使混凝土强度得到充分发展，因此，周围环境的湿度对水泥的水化能否正常进行有显著影响。如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止水化，严重降低砼强度，而且使砼结构疏松，形成干缩裂缝，增大了渗水性，从而影响混凝土的耐久性。施工规范规定：在混凝土浇筑完毕后，应在12h内进行覆盖，以防止水分蒸发过快。在夏季施工混凝土进行自然养护时，使用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣水泥时，浇水保湿应不少于7d；使用火山灰水泥和粉煤灰水泥或在施工中掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求时，应不少于14d。砼强度与保湿时间的关系图覆盖养护龄期龄期是指混凝土在正常养护条件下所经历的时间。在正常养护的条件下，混凝土的强度将随龄期的增长而不断发展，最初7～14天内强度发展较快，以后逐渐变缓，28天达到设计强度。28天后强度仍在发展，其增长过程可延续数十年之久。普通水泥制成的混凝土，在标准养护条件下，其强度的发展，大致与其龄期的对数成正比（龄期不小于3ｄ）：式中： fn——nd龄期混凝土的抗压程度，MPa；

f28——28d龄期混凝土的抗压强度，MPa；ｎ——养护龄期（ｎ≥3），d。龄期与强度经验公式的应用（1）可以由所测混凝土早期强度，估算其28d龄期的强度；（2）可由混凝土的28d强度，推算28d前混凝土达到某一强度需要养护的天数，如确定混凝土拆模、构件起吊、放松预应力钢筋、制品养护、出厂等日期。试验条件对混凝土强度的影响试件尺寸

150200200100标准试件试件形状示意图100150相同配合比的混凝土，试件的尺寸越小，测得的强度越高，反之亦然。试件尺寸影响的主要原因是：试件尺寸大时，内部孔隙、缺陷等出现的机率也越大，导致有效受力面积的减小及应力集中，从而引起强度的降低。我国标准规定采用150mm×150mm×150mm的立方体试件作为标准试件，当采用非标准的其它尺寸试件时，所测得的抗压强度应乘以下表的换算系数。

混凝土试件不同尺寸的强度换算系数表骨料最大粒径（mm）试件尺寸（mm）换算系数30100×100×1000.9540150×150×1501.060200×200×2001.05试件的形状当试件受压面积(a×a)相同，而高度(h)不同时，高宽比(h/a)越大，抗压强度越小。原因：环箍效应——这是由于试件受压时，试件受压面与试件承压板之间的摩擦力，对试件相对于承压板的横向膨胀起着约束作用，该约束有利于强度的提高。愈接近试件的端面，这种约束作用就愈大，在距端面大约的范围以外，约束作才消失。试件破坏后，其上下部分各呈现一个较完整的棱柱体，这就是这种约束作用的结果。通常称这种作用为环箍效应。

试块破坏后呈棱锥体表面状态试件表面有、无润滑剂，其对应的破坏形式不一，所测强度值大小不同。当试件受压面上有油脂类润滑剂时，试件受压时的环箍效应大大减小，试件将出现直裂破坏，测出的强度值也较低。加荷速度加荷速