张金领（天津市水利工程有限公司， 天津 300000）



谈影响水利工程混凝土抗压强度的因素

张金领
（天津市水利工程有限公司， 天津 300000）

【摘要】混凝土的抗压强度是指在外力作用下，单位面积上能承受的压力，亦即是抵抗压力破坏的能力。混凝土的温度、湿度在工程中的控制。根据标准，混凝土试件应在成型24小时拆模后进入标准养护室养护。但由于施工现场各种因素限制（如车辆、人员等），试样不能及时送入标养室养护，部分试件经常会在工地养护一段时间。

【关键词】水工混凝土 抗压强度 水泥强度 施工条件

抗压强度在水利工程中一般指立方体杭压强度。水工混凝土立方体抗压强度是指按《水工混凝土试验规程》（SL352-2006）制作的边长为150mm立方体试件，在温度为20±5℃，相对湿度为95%以上的潮湿环境中（在没有标准养护室时，试件可浸泡在20±3℃的饱和石灰水中养护）经28天养护，采用标准试验法测得的混凝土极限抗压强度，并以此来确定混凝土的强度等级。影响混凝土抗压强度的主要因素有：水泥强度、水灰比、骨料状况、混凝土的硬化时间（龄期）、养护条件及施工条件等。以下对影响水工混凝土抗压强度的主要因素进行分析。

1 水泥强度和水灰比的影响

混凝土的抗压强度与水灰比和水泥强度之间符合以下近似关系：

式中：.0cuf---混凝土配制强度MPa；

fb---水泥28d龄期抗压强度MPa；

W/C---水胶比

A、B回归系数应根据工程使用的水泥、掺合料、骨料、外加剂等，通过试验由建立的水胶比与混凝土强度关系式确定。

水泥强度和水灰比是影响水工混凝土抗压强度的主要因素，因为水工混凝土抗压强度主要取决于水泥凝胶与骨料间的粘结力。在相同水灰比的条件下水泥强度越高，则混凝土抗压强度越高；而水灰比大，用水量多，则混凝土密实度差，抗压强度低：因为水泥水化时，需要的结合水大约为水泥用量的20-25%，为了满足施工时的流动性，要多加40-75%的水，这些多余的游离水，在水泥硬化时逐渐蒸发，在混凝土中留下许多微小的孔洞，因此使混凝土密实度差、抗压强度降低。

2 粗、细骨料的影响

尽管粗、细骨料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软弱颗粒、针片状颗粒，或者含泥量、泥块含量、有机质含量、硫化物及硫酸盐含量等超标，则对混凝土强度会产生不良影响，形成软弱夹层或内部缺陷；细骨料的含水率、堆积密度将会对混凝土的配合比产生影响，进而影响混凝土抗压强度。

3 混凝土硬化时间（即龄期）的影响

混凝土强度随龄期的增长而逐渐提高，在正常养护条件下，混凝土早期强度（3-7天）发展较快，28天可达到设计强度。此后强度发展逐渐缓慢。因此，早期养护一定要到位，否则会对拆模、后期强度增长等有较大影响。

4 养护条件的影响

（1）养护的温度。水工混凝土试件的标准养护温度为20±5℃。在没有标准养护室时，试件可在20±3℃的饱和石灰水中养护，养护温度对水泥的水化速度有着显著的影响。

（2）养护的湿度。水工混凝土试件的标准养护湿度为95%以上，湿度对水泥的水化能否正常进行有着显著影响，湿度适当时，水泥水化进行顺利，混凝土的强度能够充分发展。

5 外加剂和掺合料的影响

在混凝土中掺入外加剂，可使混凝土获得早强和高强性能。混凝土掺入早强剂，可显著提高早期强度；掺入减水剂，可大幅度减少拌合用水量，在较低的水灰比下，混凝土能有较好的成型密实，获得较高的28d强度。

在混凝土中加入掺合料，可提高水泥石的密实度，改善水泥石与集料的界面粘结强度，提高混凝土的长期强度。因此，在混凝土中掺入高效减水剂和掺合料是制备高强和高性能混凝土必须的技术措施。

6 施工的影响

混凝土入模后，通过适当的振捣，在振捣力的作用下，排出混凝土内的水泡、气泡，使混凝土组成材料分布均匀密实，在模内充填良好、构件棱角完整、内实外光；如果混凝土在振捣过程中没有振捣密实，混凝土中存在较多气泡或存在缺陷，混凝土强度会下降，特别是抗渗混凝土容易造成渗水。

7 试验条件的影响

（1）试件的尺寸和形状。混凝土试件的外观及尺寸对试验结果的影响较大。试件如有严重缺陷应废弃。在检测前，试件尺寸量测应准确至1mm，据此计算试件的抗压面积。形状相同的试件，试件的尺寸越小，试验测得的强度越高。

混凝土强度与试件尺寸有关的现象称为尺寸效应。混凝土的尺寸大时，内部缺陷出现的机率大，易引起应力集中，导致强度降低。

（2）当试件受压面上有水时，试件出现直裂破坏，测得的强度比较低。试件的承压面必须平整且与试件的轴线垂直。一般试件承压面的不平整度误差不应超过边长的0.05%。如果承压面不平整，则容易形成局部受压，引起应力集中，导致试验结果偏低。

（3）加荷速度。加荷速率越快，测得的强度越高，当加荷速度超过1MPa/ s时，这种趋势较为明显。因此，规定加荷速率为每秒0.3～0.5MPa/s，且要连续均匀加荷。

（4）试验结果的评定。以3个试件测得的平均值作为该组试件的抗压强度试验结果，单个测值与平均值允许差值的±15%，超过时应将该测值剔除，取余下两个试件值的平均值作为试验结果。如一组中可用的测值少于2个时，该组试验的试验结果无效。

8 结语

混凝土的温度、湿度在工程中的控制。根据标准，混凝土试件应在成型24小时拆模后进入标准养护室养护。但由于施工现场各种因素限制（如车辆、人员等），试样不能及时送入标养室养护，部分试件经常会在工地养护一段时间。近年来，各类大中型工程都要求现场试验室或现场标养室，这在很大程度上促进了混凝土的标准养护。即便小型工程在没有标准养护室的，试件也可以在20±3℃的饱和石灰水中养护。因此，混凝土的养护温度、湿度在实际工程中是比较容易控制的。这需要技术人员在日常工作中做好养护记录（养护温度、湿度）。一般情况下混凝土试样的龄期是28d。

标准150mm×150mm×150mm的试件，成型后尺寸测量准确至1mm，误差范围控制在±1mm；试件承压面的不平整度误差不得超过边长的0.05%，承压面与相邻面的不垂直度不应超过±1°。