混凝土强度达不到设计要求的原因分析

- 6 7 - 建筑中广泛应用的建筑石材——混凝 土，其本身不仅能抵抗各种荷载，而且它与 钢筋形成组合结构后，其承载力会大大提 高。作为建筑工程中起重要作用，并且不可 缺少的建筑石材，由于某些原因，有时它的 强度远远达不到设计强度，甚至更低，给工 程带来极大的隐患，严重者造成楼房等坍 塌。为了解决上述问题，首先，作为工程技 术人员就应该了解掌握造成混凝土强度降 低的原因，从而避免出现建筑工程中混凝 土强度达不到设计要求的问题，下面就混 凝土强度达不到设计要求的原因做简单阐 述。 一、没有严格的配合比设计 在实际施工中，有的没有配合比设 计，或参考过去其他地区的配合比进行施 工，波动很大，有时强度过高造成浪费，有 时强度达不到设计要求，严重影响工程质 量。尤其乡镇工程队，没有试验条件，更是 屡见不鲜。即使是大施工单位有严格的配 合比设计，可是到了施工现场，没有严格要 求，施工图快，也不过称。或者因现场原材 料改变而配合比没有重新设计和调整，达 不到配合比的设计要求。 二、没有严格控制水灰比 当用同一种水泥（品种及强度相同） 时，混凝土强度等级主要取决于水灰比。 因为水泥水化时所需的结合水，一般只占 水泥重量的 25%左右。但为了便于拌制和 振捣，混凝土具有一定的流动性，往往需 混凝土强度达不到设计要求的原因 张宝峰 盘锦水漫建筑设计有限公司 124200 摘 要 本文通过混凝土强度达不到设计要求的原因 分析，进而阐述了只要按现行规范的相关规 定精心施工、科学管理，混凝土强度是可以达 到设计要求的。 关键词 强度；受冻临界强度；水灰比；和易性 用较多的水，约占水泥重量的 4 0 %～ 70%。当混凝土硬化后，多余的水分就残留 在混凝土中形成水泡或蒸发后形成气孔， 大大地减少混凝土抵抗荷载的实际有效面 积，而且可能在孔洞周围产生应力集中。并 且，水灰比愈大，水泥浆与骨料粘接力也愈 低。 可见，混凝土强度值对水灰比的变化 十分敏感。但有些单位对此认识不足，只 图施工容易，随意加水；有的工程虽有配 合比设计，但因现场砂、石料含水水率过 高，施工配合比没有扣除骨料的水分，增 大混凝土中的水灰比，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。 在满足操作方便的前提下，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 1.5～2倍，当配制高强度混凝土时 宜为混凝土强度的 0.9～1.5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 97.9%，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 O 3 ）,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，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 - 6 8 - 中国科技信息 2010年第 2期 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Jan.2010工 程 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 砂的级配是指砂的大小颗粒之间的搭 配情况。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 0.5%；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 0.7%。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 C 3 0 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 为了节约水泥，常在拌和混凝土时加 一定量的外加剂，如果外加剂掺入颗粒结 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。 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，混凝土的养护分为自然养 护和蒸汽养护。 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、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。 参考文献 [1] 普通混凝土配合比设计规程.JGJ55- 2000. 中国建筑工业出版社.2000. [2] 混凝土结构.GB50010-2002. 中国建筑工业出版社.2002. [3] 混凝土结构工程施工质量验收规范. GB50204-2002. 中国建筑工业出版社. 2002. [4] 建筑工程质量通病防治手册. 中国建 筑工业出版社.2002. [5] 混凝土结构加固构造.06SG311-1.中国 出版社出版.2007. [6] 水泥稠度用水量、凝结时间、 安定性检验方法.GB/T1346-2001.中国标 准出版社出版 [7] 工业建筑防腐设计规范.GB50046-95. 中国计划出版社出版.1995.