摘要：水泥混凝土作为一种核心建筑原材料，在各类工程建设中扮演着重要的角色，而强度作为水泥混凝土最重要的功能特点，直接决定了水泥混凝土的使用范围。本文中主要分析影响混凝土强度的主要因素，并以粉煤灰为切入点，详细探讨确保混凝土强度的措施。
关键词：混凝土强度；影响因素；粉煤灰
引言
任何混凝土结构物主要都是用于承受荷载或抵抗各种作用力的，强度是混凝土最重要的力学性能。工程上对混凝土的其他性能，如不透水性、抗冻性等提出了明确要求，这些性能与混凝土强度往往存在着密切的联系。一般说来，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；而强度愈高，往往其干缩也较大，同时较脆、易裂。因此，通常用强度来作为评定和控制混凝土的质量以及评价各种因素影响程度的指标。
1、材料组成的影响
水泥混凝土组成材料主要有水泥、水和砂、石骨料，有时掺入一定量的掺合料和外加剂。其中，砂、石骨料对水泥混凝土起骨架作用，水泥和水形成的水泥浆体包裹在骨料的表面并填充骨料之间的空隙。水泥混凝土凝固后，水泥浆体起着胶粘剂作用，将粗、细骨料粘结成为一个整体，使混凝土产生强度，成为硬度比一般石头都要大上好几倍的人造材料。
1.1水泥
水泥作为胶凝材料，是水泥混凝土中最重要的组分，水泥混凝土正是通过水泥将粗、细骨料等固化成具有一定强度的结构体，所以水泥强度的高低直接决定水泥混凝土强度的高低。根据水泥混凝土的设计强度选择相应强度等级的水泥，原则上高强度水泥对应高强度混凝土，低强度水泥对应
低强度混凝土，一般施工中，除高强度混凝土可取1倍以外，其他的水泥强度等级为混凝土强度等级的1．5倍为宜。
1.2骨料
按粒径的大小分，水泥混凝土中所用骨料分为粗骨料和细骨料，粗骨料是粒径大于5mm的骨料，如碎石或卵石，细骨料是粒径小于5mm的骨料，如河沙或人工砂。其中粗骨料对水泥混凝土的强度影响最为明显；粗骨料的最大粒径变大时，骨料总表面积相应减小，则其所需包裹的水泥浆也会减少，因此，在混凝土和易性一定的情况下，相同的水泥用量能够提高水泥混凝土的强度。理论上，所选混凝土用粗骨料的粒径越大越好，但实际情况下要考虑到混凝土结构的截面尺寸，一般情况下，最大粒径不得大于钢筋间最小净距的3/4且不得大于结构截面最小尺寸的1/4。
1.3矿物掺合料
由于C40以上的混凝土的水泥用量比较大，水灰比较低，强度要求高，混凝土拌合物粘稠，这就给混凝土的施工提出了要求，也给施工带来了不便，为了提高混凝土性能，满足施工要求，降低水泥用量，减少成本，最好的方法是使用一定掺量的矿物掺合料替代水泥用量。矿物掺合料的使用可以提高砂浆、水泥浆、混凝土的和易性；有效缩短或延长初凝时间；改变沁水量和沁水率；减少沉陷和产生裂缝；减少坍落度损失；减少离析；减少水热化；改善混凝土或砂浆、水泥浆的性能；提高耐久性和抗压度；提高混凝土与钢筋的粘合度；降低液体的渗透力等等。
2、配合比的影响
水泥混凝土在大批量的生产拌制之前要进行最佳配合比的试验和计算，最佳混配合比是指单位成本最低的情况下满足混凝土必须的各项工作性能（尤其是抗压强度）的配合比，所以设计出来的混凝土配合比既要节约成本又要满足其必须的强度要求，这就需要通过调节混凝土材料间的配比关系试配出最佳配合比，即按重量比水泥∶砂子∶石子=1∶x∶y表示，1份水泥对应x份细骨料和y份粗骨料，水泥混凝土的强度直接受这个比例公式控制。根据鲍罗米公式：Fcu．0=A－Fce（C/W－B）；式中，Fcu．0为混凝土所要求的配制强度；Fce为水泥实际强度（MPa）；C/W为配合比值；A，B为常数。这是一个半经验半理论的公式，由此公式可以看出：水泥混凝土的试配强度（Fcu．o）与其配合比（W/C）成线性关系，配合比值越小，水泥用量越大，所配制的混凝土强度越高。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆但是在配合比设计过程中不能一味地追求配合比最小化，还应充分考虑到水泥混凝土的其他性质也要满足要求，如混凝土的和易性、耐久性以及成本控制的要求，不能浪费资源。
3、粉煤灰含量对水泥混凝土强度的影响
3.1 原材料
原材料：（1）水泥：P．O32.5水泥；（2）砂：中砂，普通河砂；（3）碎石：粒径是5到30的碎石；（4）减水剂：聚羧酸类高效减水剂。
3.2 试验方案
影响水泥混凝土抗压强度的主要因素是水灰比和胶凝材料的掺量，用粉煤灰替代部分水泥已经有相关报道和实际应用，可以利用粉煤灰良好的滚珠效应增加混凝土的流动特性，利用其致密的性能可以减少水灰比，利用粉煤灰和水泥融合产物的二次变化可以增大混凝土后期抗压特性。本实验中首先固定单位用水量（195千克/立方米）和砂率选取36%，用粉煤灰替代部分水泥，替代量分别为10%、20%、30%、40%、50%五个值，根据要求规范方式制定水泥混凝土并测定其抗压特性。与基准混凝土相比较，然后再测定不同阶段时混凝土特性的变化规律，从而分析粉煤灰加入的量对水泥混凝土早期和后期抗压特性的作用规律。
3.3 作用原理
粉煤灰是火力发电厂燃烧了磨细的煤炭后收集起来的粉尘，每个粉煤灰颗粒都是经过了充分的燃烧。根据以往实验结果，总结出粉煤灰对水泥混凝土的影响主要包含形态效应、微骨料效应和火山灰效应：
（1）形态效应：通过电子显微镜观察分析，粉煤灰颗粒大部分都是微小的圆形颗粒，由于燃烧的作用，表面光滑，特别类似于玻璃球状态。这对于水泥混凝土而言，掺入粉煤灰替代同等水泥用量，能够降低水的使用量，或者提高水泥混凝土的有关特性；（2）微骨料效应：由于粉煤灰颗粒非常细小，特别是磨细粉煤灰更加明显，70%以下都是小于0.075mm颗粒，添加的粉煤灰颗粒能够补充混凝土里存在的微小间隔，个别甚至能够补充两颗粒中间形成的间隔。能够明显增强混凝土的紧密程度，进而改善水泥混凝土的抵抗渗漏的特性和抗压强度；（3）火山灰效应：该效应是粉煤灰的主要特征之一，基本原理是粉煤灰中的SiO2与反应产物Ca（OH）2发生二次同水发生的化学作用，生产具有粘结效应的水化硅酸钙，从而增加混凝土中胶凝物质的含量，这是掺粉煤灰水泥后期强度较高的最主要原因。
3.4 结果与分析
在注入水量一定的情况下，分别使用10%、20%、30%、40%、50%的粉煤灰替代水泥，拌制混合混凝土并检测其抗压特性。粉煤灰替代量抓紧的增多，水泥混凝土抗压特性也是逐渐的下降，说明在粉煤灰添加的量对混凝土的该方面特性有直接的作用。分析认为原因是由于粉煤灰数量的增加，相应的水泥含量就逐渐减少，也就是胶凝材料的逐渐减少造成了水泥混凝土强度的逐渐降低。同时，粉煤灰添加的量从0%—30%之间强度特性虽然也是在逐渐的下降，但是下降的程度较小，变化不太明显；但是添加的量一旦高于30%之后，此材料的抗压特性急速减弱。特别是粉煤灰加入的量由30%减弱至40%过程中，强度由52.7Mpa减弱至43.5Mpa，减弱程度高达17.5%，远大于由0%至30%之间的下降速率，粉煤灰加入的量由40%下降到50%过程中，抗压强度降低速率虽然小于粉煤灰加入量由30%到40%的减弱速率，但是也远远高于0%到30%的减弱速率，说明粉煤灰添加的量在30%时达到临界值，添加的量在30%以内时对抗压特性影响较小，超过30%后对抗压特性的作用效果比较大，所以粉煤灰在该类混凝土中替代水泥的使用量一般不能超过30%。
4、结语
影响水泥混凝土强度的因素非常多，本文主要结合施工实践经验总结和理论分析方法，阐述了影响水泥混凝土的几大因素，比较全面地分析了水泥混凝土强度的影响因子。
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[4]武树超.影响水泥混凝土强度的因素[J].中国新技术新产品.2010（01）：101.
论文作者:杨振毅
论文发表刊物:《基层建设》2017年第22期
论文发表时间:2017/11/13
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