结构知识|混凝土的标准强度是什么?

混凝土是靠水泥的胶结作用，逐渐硬化，而提高抗压强度的。由于水泥的结硬不是一下子就完成，而是随着时间的增加而逐渐完美的。在正常的养护条件下，前七天抗压强度增长较快，7d~14d之间增长稍慢，而28d以后，强度增长更是比较缓慢。也就是说，28d以后抗压强度为标准强度，作为设计和施工检验质量的标准。显然，如果以小于28d的强度作为标准强度，将使混凝土的性能不能充分发挥。如果以大于28d的强度作为标准强度，虽然混凝土的性能可以充分发挥，但由于达到标准强度的时间过长，影响了施工进度。

要问为什么混凝土要分强度等级，首先应当知道什么是混凝土强度等级。混凝土强度等级是根据混凝土立方体抗压强度值人为划分出来的，它是混凝土的特征强度。根据现行有关标准、规范规定混凝土立方体抗压强度是按标准方法制作的边长为150㎜的标准尺寸的立方体试件，与ISO试验方法一致的温度为20士2℃，湿度为95%以上的标准养护室，养护至28d龄期，按标准试验方法测得的混凝土立方体抗压强度。

根据有关标准的规定，建筑材料强度等级应以材料名称加上其强度标准值来表达。故混凝土强度等级以符号C(英文混凝土Concrete的缩写)及其后面的立方体抗压强度标准值划分为：C10，C15，C20，C25，C30，C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，C80。

因为一般工程上不同部位的混凝土所受的荷载不一样，有的大，有的小，不能完全使用一种强度等级的混凝土。对于承受压力大的部位，就要用高强度等级混凝土，对于承受压力小的部位，就要使用低强度等级的混凝土，因此，混凝土分成不同强度等级，以适应不同工程的需要，通过设计计算选用。

含有脂肪、植物油、糖、酸等工业废水污水都不能用来拌和混凝土。因为这些含有杂质的水会降低水泥的粘结力，使混凝土的强度下降，所以不能使用矿物水中含有大量盐类，使得水泥不能很好抵抗水的侵蚀。对于矿物水的化学成分，必须满足因家规定的指标，或者与普通饮用淡水作对比试验，看强度不降低才能使用。

至于一般自来水和能供饮用的水，都可用来拌合混凝土。具体见标准GBJ63-89。

混凝土试块是衡量混凝土构件强度的标准，也就是以试块受压破坏的强度，作为构件所能具有的强度。因此，除了试块应按构件一样制作外，试块还必须有一定的数量。因为尽管我们尽量作到试块的混凝土与构件的混凝土相同，但终究有一定的差别，如果单靠一个试块来鉴定构件的强度，恐难可靠。因此以三个一组，用三个试块的强度平均值作为这一组试块的强度(在特殊情况下需要去掉部分值)，也就是以它定为构件的强度。

混凝土除了应有适当的强度外，还应根据使用方面的特殊要求，应该包括抗冻，抗水渗透，抗氯离子渗透，收缩，碳化，钢筋锈蚀，抗硫酸盐，抗压疲劳变形，碱骨料反应等，统称为耐久性。

抗渗性：指混凝土抵抗液体和气体渗透的性能。由于混凝土内部存在着互相连通的孔隙和毛细管，以及因振捣欠密实而产生蜂窝、孔洞，使液体和气体能够渗入混凝土内部，水分和空气的侵入会使钢筋锈蚀，有害液体和气体的侵入会使混凝土变质，结果都会影响混凝土的质量和长期安全使用。混凝土的抗渗性用抗渗标号P表示。如P4表示在相应的0.4N/㎜2水压作用下，用作抗渗试验的6个规定尺寸的圆柱体或圆锥体试块，仍保持4个试块不透水。混凝土的抗渗标号一般分为P4、P4、P6、P8、P10、P12。

抗冻性：指混凝土抵抗冰冻的能力。混凝土在寒冷地区，特别是在既接触水，又遭受冷冻的环境中，常常会被冻坏。这是由于渗透到混凝土中的水分受冻结冰后，体积膨胀9%，使混凝土内部的孔隙和毛细管受到相当大的压力，如果气温升高，冰冻融化，这样反复地冻融，混凝土最终将遭到破坏。混凝土的抗冻性用抗冻标号F表示。如受冻融的试块强度与未受冻融的试块强度相比，降低不超过25%，便认为抗冻性合格。抗冻标号以试块所能承受的最大反复冻融循环次数表示。根据冻融循环次数，混凝土抗冻标号一般分为：F15、F25、F50、F100、F150和F200。

抗侵蚀性：指混凝土在各种侵蚀性液体和气体中，抵抗侵蚀的性能。对混凝土起侵蚀作用的介质主要是硫酸盐溶液、酸性水、活动和或带水压的软水、海水、碱类的浓溶液等。

耐热性：指混凝土在高温作用下，内部结构不遭受破坏，强度不显著丧失，具有一定化学稳定性的性能。

自然养护即是混凝土在自然条件下(温度不低于+5℃，湿度90～100%)进行养护。如前所述，在自然养护温度下强度增长极慢，7d的龄期仅能得到28d(混凝土28天后的强度)30~70%，要保证拆模强度和出厂强度则需要较长的时间。这就会延长整个生产过程的循环时间，同时要求配有大量的模板设备和占用大量的生产面积，增加基建投资。为了加快混凝土强度的增长速度就可采用蒸汽养护，利用蒸汽加热混凝土，使混凝土在较高温度(70~90℃)及较高湿度(约90%以上)的条件下迅速硬化。但是在气候比较光明日温暖的地区仍然是适于采用自然养护的。这样可以节约燃料和相应的一套设备投资，降低成本。

混凝土的和易性是指混凝土混合料的成份能不能保持均匀，以及在生产操作时是不是容易浇灌、振捣的性能。

混凝土的和易性是一项综合指标。它包括混凝土的流动性、粘聚性和保水性三个内容。

混凝土的流动性是指凝土拌合物在自重力或机械振动力作用下易于产生流动、易于输送和易于充满混凝土模板地性质。

混凝土的粘聚性是指在生产过程中，组成混凝土混合料的材料之间，不致产生分层、离析现象，有一定的粘聚能力。

混凝土的保水性是指在生产过程中，混凝土混合料不致产生严重的泌水现象，有一定的保水能力。

目前，还没有能够全面测定混凝土混合料和易性的方法，通常是测定其流动性，再凭经验判断其粘聚性和保水性。

测定混凝土的流动性最常用的方法是坍落度法。测定时，将混凝土混合料分三层装入标准尺寸的圆锥坍度筒中，每装一层，用直径为16㎜的捣棒垂直而均匀地自外向里插捣25次，三层捣完后，将筒口混合料刮平，然后将筒垂直提起，放在一旁，这时混合料便由于自重而发生坍落现象，量出向下坍落的尺寸(㎜)，就叫坍落度。坍落度愈大，表示混凝土的流动性愈大。

在做完坍落度试验后，可以同时观察混凝土的粘聚性、保水性。如果混凝土表面不出现过多的水分，说明保水性好。并可用捣棒从侧面轻轻敲击混合料，粘聚性好的混凝土，在敲击下不会松散崩塌。

坍落度试验只适用于塑性混凝土和低塑性混凝土；对于干硬性混凝土，则常常采用测定工作度的方法。需要使用维勃稠度仪测定其工作度。

操作要点：

用水泥作为胶凝材料，用砂、石作为细、粗骨料，加水拌和制成的混凝土，就是普通混凝土。在整个混凝土家族中，普通混凝土使用最早，用途最广，许多期货品种的混凝土都是在它的基础上发展起来的。

普通混凝土，简称混凝土。它的主要特性如下：

1、混凝土具有较高的抗压强度，一般为20～50Mpa，能够承受较大的荷载。

2、混凝土在凝结前，有良好的塑性，可以根据需要制成各种形状和尺寸的结构、构件。

3、有很好的耐久性，在空气中能长期经受干湿、冷热、冻融的变化而不损坏。

4、在干燥情况下，混凝土的导热系数为1.3Kcal/m·h·℃，其值虽然较大，但仅为钢材的四十分之一，所以有一定的保温隔热性能。

5、混凝土的容重为2400㎏/m3。这种混凝土同钢材相比，作为结构材料使用时，为了承受同等的荷载，需要选用较大截面尺寸，因而自重较大。

6、混凝土的抗压强度很低。抗压强度同抗拉强度的比值，叫脆性系数达10，所以混凝土在破损时，会出现脆性材料突然破坏的特点。

外加剂被日益普遍使用，是建筑工程结构和技术发展的客观要求。近年来，在整体现浇混凝土结构中出现了高层、大跨度和各种新的结构体系，在装配式预制混凝土构件中出现了许多大型、薄壁等新的构件型式，在混凝土施工中出现了大体积混凝土、喷射混凝土、真空吸水混凝土、滑模施工混凝土等新的施工技术，因而对混凝土提出了大流动性、早强、高强、速凝、缓凝、低水化热、抗冻、抗渗等各种性能要求，掺用外加剂正是为了改善混凝土的性能，提高工程质量，降低工程造价，促进新工艺的要求。

混凝土的性能是由水泥、砂、石子和水的比例决定的。为了改善混凝土的某一种性能，可以调整原材料的比例。但这样往往会造成另一方面的损失。例如，为了加大混凝土的流动性，可以增加水用量，但这样就会降低混凝土的强度。为了提高混凝土早期强度，可以增加水泥用量，但这样除了加大成本外，还可能增加混凝土的收缩和徐变。而采用外加剂，就可以避免上述缺陷，在对混凝土的另外一些性能影响不大的情况下，采用混凝土外加剂，可以大大改善混凝土的某一种性能。例如，只要在混凝土中掺入0.2%～0.3%的木质素磺酸钙减水剂，在不增加水用量的情况下，可以提高混凝土坍落度一倍以上；只要在混凝土中掺入2%～4%的硫酸钠糖钙(NC)复合剂，在不增加水泥用量的情况下，可以提高混凝土早期强度60%～70%，还可以提高混凝土的后期强度。

所谓“混凝土配合比”——水泥、砂、石以及水用量之间的比例。

混凝土的各种性能，如强度、耐久性及混凝土拌合物的各种性能都直接受它的成份配合比的影响；配合比变更，混凝土的各种性能也随之改变；而且其中水泥用量的多少还会影响至混凝土的成本。为了满足一定操作条件所要求的和易性及流动性和保证工程上所提出的混凝土强度、耐久性等各种性能，以及更多地节约水泥，降低成本，达到经济合理的目的，就必须选择合适的混凝土配合比。

混凝土组成材料配料(称量)的准确性是保证混凝土工程质量，节约原材料的重要条件。一般对水泥、水、掺合料及其他胶凝物质的称量误差，以重量计，不得超过±2%。骨料称量误差不得超过±3%。

由于砂、石、水泥等材料湿度、密度等不同，常使同体积的材料的重量相关很大。因此，混凝土配合比都以重量计算进行控制。这样的配合比计算法比用体积法更准确。

混凝土硬化后产生龟裂之原因甚多，一般是受两种以上之原因而造成龟裂。通常混凝土结构物负荷过重而产生拉应力，若混凝土抗拉强度不抵拉应力，便产生龟裂。混凝土变形之原因包括干燥收缩、温度变化、化学作用以及结构上之因素，此时应就材料、配比、养护等方面设法使收缩量减少，另方面则应从施工、设计上设法弥补先天性易龟裂之各种状况。

混凝土硬化干燥后，外界之雨水、地下水、养生用水等经孔隙渗入硬化体内，使水硬性胶体或无机盐类的水溶液流出，再与空气中之二氧化碳反应成硫物质，待水份蒸发后即附着于硬化体表面，此现象称为白华，又叫「壁癌」。

白华刚开始可以肥皂水清洗，若碳酸化后可使用稀释盐酸清洗再用水洗去，但白华虽经擦拭，往往仍会再流出，防止白华之方法，必须使用浇置均匀且致密之混凝土，使孔隙减少，再适当降低水灰比，减少骨材中之含泥量，使用清洁之拌合水，高品质之水泥，掺加减水剂，适当之养护，现场尽力防止雨水侵入，方可防患未然。

1、水泥矿石是否稳定导致矿物组分是否稳定，从而影响到砼外加剂对水泥的适应性。

2、水泥生产工艺，如立窑与回转窑，冷却制度中的急冷措施控制得怎样，石膏粉磨时的温度等，造成水泥中矿物组分、晶相状态，石膏形态发生改变，从而影响到砼外加剂对水泥的适应性。

3、水泥中吸附外加剂能力:C3A>C4AF>C3S>C2S，水泥水化速率与矿物组分直接相关。

4、水泥存放一段时间后，温度下降，使砼外加剂高温适应性得到改善，而且f-CaO吸收空气中的水后转变成Ca(OH)2，吸收空气中的CO2后转变成CaCO3，从而使Mwo下降，也使砼和易性得到改善，使新拌砼塌落度损失减缓，砼的凝结时间稍延长。

5、普通硅酸盐水泥的需水量稍大于矿渣水泥，其保水性好，但一般塌落损失也较快。

6、C3A含量较高的水泥，塌落度损失快，保水性好。

7、水泥中亲水性掺合料保水性好;火山灰质水泥保水性差，易泌水。

8、温度、湿度高低直接影响砼外加剂对水泥的适应性。

9、配合比中的砂、石级配及砂、石、水、胶材的比例也影响砼外加剂对水泥的适应性。

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