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混凝土强度偏低原因分析
混凝土——由于其原材料丰富,
施工方便,
拥有良好的耐久性及较高的强度,
且各项性能可以通过设计调整等优势,
得以广泛应用,
但是由于种种原因,
有时
其强度远达不到设计强度要求,
给工程带来极大的隐患。
为避免工程上混凝土强
度偏低,现将影响混凝土强度的因素罗列如下:
一、配合比试配不规范
有时配合比在试配时所使用的原材料都和生产时的原材料在批次、
质量、
性能上
有较大差异,在生产中会直接影响浇注实体强度。
二、水灰比放大
水泥混凝土强度主要取决于毛细管孔隙率或胶空比,
但这些指标都难于测定或估
计。而充分密实的混凝土在任何水灰比程度下的毛细管孔隙率由水灰比所确定。
毛细孔隙率
Pc=W/C-
α
胶空比
x=
α
/(
α
+W/C)
其中:
W/C-
水灰比
α:.
-
水化程度
混凝土强度水灰比定则指出:
“对于一定材料,
强度取决于一个因素,
即水灰比。
”
由此看来水灰比
-
孔隙率关系无疑是最重要的因素。它影响着水泥浆基体和粗骨
料间过渡区这两者的孔隙率,
水泥石在水化过程中的孔隙率取决于水灰比,
水灰
比和混凝土的振捣密实程度两者都对混凝土体积有影响,
当混凝土混合料能被充
分捣实时,混凝土的强度随水灰比的降低而提高。
但在实际生产中常会为了便于拌制和振捣和工人施工,
往往使用较多的水,
使坍
落度放大
20-40mm
,最后造成混凝土强度严重不足。
三、和易性欠佳
混凝土水灰比小固然从理论上讲可获得较高的混凝土强度,
但水灰比过小,
势必
影响混凝土的和易性,
也会影响混凝土的强度。
在满足施工的前提下,
不要任意
加大塌落度,
若需配制大塌落度的混凝土,
应掺用高效外加剂。
采用人工振捣时,
其塌落度可适当增大,
有的工地不能根据具体情况,
片面强调操作方便,
任意加
大塌落度,使混凝土出现泌水和离析现象,降低了混凝土强度。
:.
四、混凝土原材料的影响
1
、水泥
混凝土强度的产生主要是由于水泥硬化的结果,
如何合理使用水泥,
对保证工程
质量有着重要意义。影响水泥质量的主要因素如下:
⑴水泥品种
由于国民经济的不断发展,
国力的增强,
因而需要一些具有特殊性能的水泥来满
足不同需要。
近数十年来,
国内外都发展了许多水泥品种,
世界各国水泥品种已
达
200
余种,我国也达
80
余种之多,但由于配制普通混凝土的水泥主要是硅酸
盐水泥、
普通硅酸盐水泥、
矿渣硅酸盐水泥、
火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸
盐水泥等五种,
必要时也用快硬硅酸盐水泥。
由于水泥品种不同,
其性能有较大
的差别,应根据工程特点和所处的环境条件,选择不同品种水泥。
⑵水泥标号
在选择水泥标号时,
应充分利用水泥活性,
一般工程宜选用水泥标号为混凝土强
度的
~
2
倍,:.
当配制高强度混凝土时宜为混凝土强度的
~
倍,
才能满
足技术经济合理的要求,
如以低标号水泥配制高强度混凝土,
即使水泥用量很多,
也难以达到设计强度等级的要求。
在经济上也极不合理。
反之,
如以高标号水泥
配制低强度混凝土,由于水灰比大,水泥用量少,混凝土拌合物的和易性不好,
施工质量得不到保证。同时,高标号水泥价格昂贵,将造成浪费。因此,应根据
工程的不同需要,
合理选用不同的水泥标号,
不应有什么用什么,
造成浪费或影
响质量。
⑶安定性不良
水泥熟料如果烧结得不充分,
就会产生较多的游离氧化钙,
它在凝结硬化过程中
水化较慢,当水泥已经凝结硬化后,还在继续起水化作用,产生体积膨胀,在水
泥水化中体积膨胀
%
,破坏已经硬化的水泥石结构,便出现龟裂、弯曲、松
脆或崩溃等不安定的现象。
水泥安定性不良除了烧结不充分的原因外,
还和水泥
贮存时间有关,
因为新出厂水泥温度一般都比较高,
贮存一定时间,
使水泥温度
降低,
其残存的游离氧化钙被消解,
水泥性能得到稳定。
体积安定性不合格的水
泥属于废品,不能使用。:.
⑷水泥贮存期
水泥的贮存期不能过长,
因为水泥在存放时接触空气,
会吸收水分而产生轻微的
水化作用,生成氢氧化钙(
Ca(OH)2
),然后又再吸收二氧化碳而生成碳酸钙(
C
a
C
O3
)
,
从而降低水泥颗粒的胶接能力,延迟凝结时间,强度下降。鉴于上述
原因,
规范规定,
水泥的出厂贮存时间一般不超过
3
个月,
超过
3
个月应进行复
试,并按试验结果使用。但有些施工单位常常早存水泥,有些工程还拖延工期,
水泥积压,则造成混凝土强度达不到设计要求的事故。
⑸水泥受潮
水泥受潮,使松散的水泥颗粒外部和水发生作用,凝结成块。再使用时,就不能
很好地和水发生水化作用,
降低水泥原有的胶结能力,
强度显著降低。
结块大而
又坚硬的表示严重受潮,不能使用;如果是轻微的受潮,结块小而比较松,能用
手捏成粉的可以用,
但要加强搅拌;
受潮中等的可筛去硬块,
并压碎松快后降级
使用于次要工程或次要部位。
为了防止水泥受潮,
建筑工地上的水泥仓库应尽量
搭设在地势高、干燥、运输方便、周围排水好的地方。仓库地坪平整后干铺一层
砖,在砖上面铺一层油毡纸。运到工地的水泥应迅速入仓,仓库尽量封闭,下面:.
垫高,离地离墙约
30cm
,堆放高度不要超过
10
包,便于使用。入库的水泥应按
不同的品种、牌号、标号、出厂日期等分别堆放,标上标签,避免搞错,上述水
泥不能混用。
2
、砂
⑴砂的级配
良好的级配要求是小颗粒恰好填满中等颗粒的空隙,
而中等颗粒又恰好填满大颗
粒的空隙,
这样一级一级的互相填满,
则最后达到砂的总空隙率最小,
需要填充
这些空隙的水泥浆也越小,从而达到提高混凝土强度和节约水泥的目的。所以,
级配如何是评定砂质量的重要指标。
⑵含混量
砂的含混量过高,妨碍水泥与砂(石子)的粘接,降低混凝土强度。混凝土强度
等级高于或等于
C30
时,含泥量(按重量计)不超过
3%
;泥块含量不大于
1%
;混
凝土强度等级低于
C30
时,含泥量不大于
5%
;泥块含量不大于
2%
。
⑶坚固性
砂的坚固性,用硫酸钠溶液检验,试拌经
5:.
次循环后,其重量损失不应大于
1%
。
当同一产源的砂,在类似的气候条件下使用有可靠经验时,可不作坚固性检验。
⑷有害物质含量
砂中含有云母、
轻物质
(如煤和褐煤等)
、
有机质、
硫化物及硫酸盐等有害物质,
会影响混凝土的抗渗性,甚至腐蚀水泥,降低混凝土强度。
3
、石子
⑴颗粒级配
石子级配好坏对节约水泥,保证混凝土具有良好的和易性和密实性均有很大关
系。特别是拌制高强度混凝土,更为重要。和易性和密实性好,对混凝土强度的
提高具有明显的作用。
⑵强度和坚固性
为了保证混凝土强度的要求,骨料必须质地致密,并具有足够的强度。
⑶含泥量
碎石和卵石中的含泥量应满足:
当混凝土强度等级大于或等于
C30
时,
含泥量不
大于
1%
,含泥量不大于
%
;当混凝土强度等级低于
C30
时,含泥量不大于:.
2%
,
含泥量不大于
%
。如果含泥量及含泥块量过高,会直接影响混凝土的强度。
⑷针、片状颗粒的含量
当混凝土强度等级高于或等于
C30
时,按重量计针、片状颗粒含量不大于
15%
;
当混凝土强度等级低于
C30
时,其含量不大于
25%
。如果超过上述限值,会直接
影响混凝土的强度。
⑸有害物质
碎石或卵石中的硫化物质和硫酸盐含量,
按重量计不宜大于
1%
。
如果有害物质超
过上述限值,会直接降低混凝土的强度。
4
、水
凡是一般能饮用的水及洁净的天然水,
都可以作为拌制混凝土的用水,
要求水中
不含有影响水泥正常硬化和降低混凝土强度的油类、
酸、
糖及有机杂质、
工业废
水等,如果水质不能确定时,可对水进行水质试验,达到要求可以使用,否则不
能使用。
5
、混凝土外加剂:.
为降低成本,
混凝土生产时常在拌和混凝土时加一定量的外加剂,
当外加剂掺入
颗粒结块未碾成粉状就加入混凝土中,颗粒遇水膨胀,会造成混凝土表面开花,
直接降低混凝土的强度,
如果掺入减水剂过量造成离析或者超缓凝也会严重影响
混凝土构件实体强度。
五、混凝土缺陷的影响
钢筋混凝土构件拆模后,表面经常显露出各种不同程度的缺陷,如麻面、蜂窝、
露筋、孔洞、掉角等,这些缺陷的存在表明混凝土不密实、强度低、构件截面削
弱,结构构件的承载力降低。
六、缺乏良好的养护
混凝土在浇筑完成后,会逐渐凝固、硬化,产生水化反应。如果没有水,水泥的
水化反应就会停止,同时,温度对水化反应也具有一定的影响,温度越高,水化
反应越快,反之越慢。因此,混凝土浇筑完毕后,必须进行养护。
七、低温的影响
混凝土的强度增长与养护时期的气温有密切关系。
气温越低,
养护时间越长,
强
度增长越慢,
尤其在负温度时,
水化作用基本停止,
甚至有被冻裂的危险。
因此,
冬季施工浇筑的混凝土,
必须做好养护工作,
在受冻前,
混凝土的抗压强度必须
大于等于混凝土的临界强度,
否则混凝土就会被冻坏。
混凝土受冻临界强度如下:
硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的混凝土,为设计强度等级的
30%
;矿渣硅酸:.
盐水泥配制的混凝土为设计强度等级的
40%
,但
C10
以下的混凝土不得低于
5mp
a
。
八、混凝土被腐蚀
混凝土的腐蚀大多由于酸、
碱、
盐类或地下水等侵蚀下的化学腐蚀。
当混凝土和
硫酸接触时,水泥石与硫酸作用生成碳酸钙,体积膨胀,混凝土遭受破坏,强度
降低。
当混凝土和盐酸、
硝酸接触后,
盐酸、
硝酸与混凝土中游离的氧化钙反应,
形成极易溶于水的氧化钙和硝酸钙,
使混凝土强度降低和遭受破坏。
当混凝土遭
到强碱时,就严重腐蚀混凝土,破坏水泥石,从而降低了混凝土的强度。盐类对
混凝土也具有较强的影响,会使混凝土体积膨胀,促进混凝土破坏,强度降低。
九、混凝土运输或在现场等待时间过长
混凝土生产时使用的外加剂中有一定的缓凝组分,
能起到缓凝的效果,
但是缓凝
时间有限,
超过两个小时后水泥开始水化,
之后坍落度也开始下降,
混凝土强度
会有一部分损失,
也就是说在混凝土施工中混凝土运输到施工结束时间最好控制
在两个小时以内,超过两个小时,混凝土开始初凝,等待时间越长,水泥水化越
多,所形成的水泥石利用率越低,导致强度损失就越大。
十、其他原因
有些生产车间经常受到高温,温热气体的侵害,雨水、烟尘、化学介质当交替作:.
用,初凝混凝土受振,以及遭受地震、火灾等灾害,均会降低混凝土的强度。