按照國家標準《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法》GBI[50081-2002,混凝土立方體試件抗壓強度(常簡稱為混凝土抗壓強度)是指以邊長為150mm的立方體試件,在標準條件下(溫度20t士3t,相對濕度》90%或水中)養(yǎng)護至28d齡期,在一定條件下加壓至破壞,以試件單位面積承受的壓力作為混凝土的抗壓強度,并以此作為根據(jù)劃分混凝土的強度等級為C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60等十二個等級。
對于非標準尺寸的試件的抗壓強度,可采用折算系數(shù)折算成標準試件的強度值。如邊長為100mm的立方體試件,折算系數(shù)為0.95,邊長為200mm的立方體試件,折算系數(shù)為1.050這是因為試件尺寸不同,會影響試件的抗壓強度值。
試件尺寸愈小,測得的抗壓強度值愈大。
混凝土的抗壓強度,在諸強度特性中受到特別重視,常用來作為一般評定混凝土質(zhì)量的指標。
原因在于:抗壓強度比其他強度大得多,結(jié)構(gòu)物常以抗壓強度為主要參數(shù)進行設(shè)計;抗壓強度與其他強度有較好的相關(guān)性,只要獲得了抗壓強度值,就可推測其他強度特性;抗壓強度試驗方法比其他強度試驗方法簡單。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,考慮到受壓構(gòu)件是棱柱體(或圓柱體)而不是立方體,所以采用棱柱體試件比立方體試件能更好地反映混凝土的實際受壓情況。
由棱柱體試件測得的抗壓強度稱為棱柱體抗壓強度,又稱軸心抗壓強度。
我國目前采用150mmx150mmx300mm的柱體進行棱柱體抗壓強度試驗,如有必要,也可采用非標準尺寸的棱柱體試件,但其(h)與寬(α)之比應(yīng)在2~3的范圍內(nèi)。軸心抗壓強度(fcp)比同截面的立方體抗壓度(fcc)要小,一般二者之間的換算關(guān)系近似為:
fcp=0.8fcc
影響混凝土抗壓強度的因素有以下幾個方面:
?。?)水泥強度等級和水灰比
水泥強度等級和水灰比是影響混凝土抗壓強度的最主要因素。因為混凝土的強度主要取決于水泥石的強度及其與骨料間的粘結(jié)力,而水泥石的強度及其與骨料間的粘結(jié)力取決于水泥的強度等級和水灰比的大小。在水泥強度等級相同的情況下,強度將隨水灰比的增加而降低。但如果水灰比過小,則拌合物過于干硬,在一定的搗實成型條件下,混凝土難以成型密實,從而使強度下降。
另外,在相同水灰比和相同試驗條件下,水泥強度等級越高,則水泥石強度越高,從而使用其配制的混凝土強度也越高。
?。?)骨料
骨料本身的強度一般都比水泥石的強度高(輕骨料除外),所以不直接影響混凝土的強度,但若骨料經(jīng)風(fēng)化等作用而強度降低時,則用其配制的混凝土強度也較低;骨料表面粗糙,則與水泥石粘結(jié)力較大,故用碎石配制的混凝土比用卵石配制的混凝土強度較高。
?。?)齡期
混凝土在正常養(yǎng)護條件下,其強度將隨齡期的增加而增長。
?。?)養(yǎng)護
為了獲得質(zhì)量良好的混凝土,混凝土成型后必須進行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護,以保證水泥水化過程的正常進行。養(yǎng)護過程需要控制的參數(shù)為溫度和濕度。
由于水泥的水化只能在充水的毛細孔內(nèi)發(fā)生,因此,必須創(chuàng)造條件防止水分自毛細管中蒸發(fā)而失去。另外,水泥水化過程中,大量自由水要為水泥水化產(chǎn)物結(jié)合或吸附,也需不斷提供水分,才能使水泥水化正常進行,從而產(chǎn)生更多的水化產(chǎn)物使混凝土密實度增加。
如果濕度不夠,則混凝土強度增長受影響。所以為了使混凝土正常硬化,必須在澆筑后一定時間內(nèi)維持一定的潮濕環(huán)境。一般情況下,使用硅酸鹽水泥、普通水泥和礦渣水泥,應(yīng)在混凝土凝結(jié)后(一般在12h以內(nèi)),用草袋等覆蓋混凝土表面并澆水,澆水時間不少于7d,使用火山灰水泥和粉煤灰水泥時,應(yīng)不小于14d,對摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B性要求的混凝土,不小于14d,在夏季由于蒸發(fā)較快更應(yīng)特別注意澆水。
養(yǎng)護溫度對混凝土強度發(fā)展也有很大影響。養(yǎng)護溫度高,可以增大初期水化速度,混凝土早期強度也高。
2.混凝土的抗拉強度
混凝土的抗拉強度只有抗壓強度的1/10‘-1/13,且隨著混凝土強度等級的提高,比值有所降低,也就是當(dāng)混凝士強度等級提高時,抗拉強度的增加不及抗壓強度提高的快。因此,混凝土在工作時一般不依靠其抗拉強度。
?。?)組成材料特性
①水泥
水泥對拌合料和易性的影響主要反映在水泥的需水性上。不同品種的水泥、不同的水泥細度、不同的水泥礦物組成及混合材料,其需水性不同。需水性大的水泥比需水性小的水泥配制的拌合物,在其他條件一定的情況下,流動性變小,但其粘聚性和保水性較好。
?、诠橇?
骨料由于其在混凝土中占據(jù)的體積最大,因此它的特性對拌合物和易性的影響也較大這些特性包括骨料級配、顆粒形狀、表面狀態(tài)及最大粒徑。一般來講,級配好的骨料,其拌合物流動性較大,粘聚性與保水性較好,扁平和針狀骨料較少而球形骨料較多,其拌合物流動性較大;表面光滑的骨料,如河砂、卵石,其拌合物流動性較大;骨料的最大粒徑增大,由于其表面積減小,故其拌合物流動性較大。
?。?)外加劑
外加劑對拌合物的和易性有較大影響。如加入減水劑可大幅度提高拌合物的流動性改善粘聚性,降低泌水性;或在保持不摻外加劑的流動性的情況下,大幅度減少用水量。
?。?)溫度和時間
混凝土拌合物的和易性隨溫度的升高而降低,這是由于溫度升高可加速水泥的水化、增加水分的蒸發(fā),所以夏季施工時,為了保持一定的和易性應(yīng)適當(dāng)提高拌合物的用水量。由于拌合物流動性會隨時間而變化,因此澆注時的和易性更具實際意義,所以在施工中測定和易性的時間,應(yīng)以攪拌完后15分鐘為宜。
2.新拌混凝土的凝結(jié)時間
水泥與水之間的反應(yīng)是混凝土產(chǎn)生凝結(jié)的主要原因,但是由于各種因素,混凝土的凝結(jié)時間與配制該混凝土所用水泥的凝結(jié)時間并不一致,因為水化水泥漿體中的凝結(jié)和硬化過程受到水化產(chǎn)物空間填充情況的影響,因此水灰比會明顯影響凝結(jié)時間,而配制混凝土的水灰比與水泥漿體測定凝結(jié)時間時有所不同,故水泥漿體凝結(jié)時間往往與所配混凝土凝結(jié)時間不同。一般,水灰比越大,凝結(jié)時間越長。
通常采用貫入阻力儀測定混凝土的凝結(jié)時間,通常情況下混凝土需6h~10h凝結(jié),但水泥的組成、環(huán)境溫度和緩凝劑等都會對凝結(jié)時間產(chǎn)生影響。當(dāng)混凝土拌合物在100C拌制和養(yǎng)護時,其初凝和終凝時間要比23t時大約分別要延緩4h和7h。
對于非標準尺寸的試件的抗壓強度,可采用折算系數(shù)折算成標準試件的強度值。如邊長為100mm的立方體試件,折算系數(shù)為0.95,邊長為200mm的立方體試件,折算系數(shù)為1.050這是因為試件尺寸不同,會影響試件的抗壓強度值。
試件尺寸愈小,測得的抗壓強度值愈大。
混凝土的抗壓強度,在諸強度特性中受到特別重視,常用來作為一般評定混凝土質(zhì)量的指標。
原因在于:抗壓強度比其他強度大得多,結(jié)構(gòu)物常以抗壓強度為主要參數(shù)進行設(shè)計;抗壓強度與其他強度有較好的相關(guān)性,只要獲得了抗壓強度值,就可推測其他強度特性;抗壓強度試驗方法比其他強度試驗方法簡單。
在結(jié)構(gòu)設(shè)計中,考慮到受壓構(gòu)件是棱柱體(或圓柱體)而不是立方體,所以采用棱柱體試件比立方體試件能更好地反映混凝土的實際受壓情況。
由棱柱體試件測得的抗壓強度稱為棱柱體抗壓強度,又稱軸心抗壓強度。
我國目前采用150mmx150mmx300mm的柱體進行棱柱體抗壓強度試驗,如有必要,也可采用非標準尺寸的棱柱體試件,但其(h)與寬(α)之比應(yīng)在2~3的范圍內(nèi)。軸心抗壓強度(fcp)比同截面的立方體抗壓度(fcc)要小,一般二者之間的換算關(guān)系近似為:
fcp=0.8fcc
影響混凝土抗壓強度的因素有以下幾個方面:
?。?)水泥強度等級和水灰比
水泥強度等級和水灰比是影響混凝土抗壓強度的最主要因素。因為混凝土的強度主要取決于水泥石的強度及其與骨料間的粘結(jié)力,而水泥石的強度及其與骨料間的粘結(jié)力取決于水泥的強度等級和水灰比的大小。在水泥強度等級相同的情況下,強度將隨水灰比的增加而降低。但如果水灰比過小,則拌合物過于干硬,在一定的搗實成型條件下,混凝土難以成型密實,從而使強度下降。
另外,在相同水灰比和相同試驗條件下,水泥強度等級越高,則水泥石強度越高,從而使用其配制的混凝土強度也越高。
?。?)骨料
骨料本身的強度一般都比水泥石的強度高(輕骨料除外),所以不直接影響混凝土的強度,但若骨料經(jīng)風(fēng)化等作用而強度降低時,則用其配制的混凝土強度也較低;骨料表面粗糙,則與水泥石粘結(jié)力較大,故用碎石配制的混凝土比用卵石配制的混凝土強度較高。
?。?)齡期
混凝土在正常養(yǎng)護條件下,其強度將隨齡期的增加而增長。
?。?)養(yǎng)護
為了獲得質(zhì)量良好的混凝土,混凝土成型后必須進行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護,以保證水泥水化過程的正常進行。養(yǎng)護過程需要控制的參數(shù)為溫度和濕度。
由于水泥的水化只能在充水的毛細孔內(nèi)發(fā)生,因此,必須創(chuàng)造條件防止水分自毛細管中蒸發(fā)而失去。另外,水泥水化過程中,大量自由水要為水泥水化產(chǎn)物結(jié)合或吸附,也需不斷提供水分,才能使水泥水化正常進行,從而產(chǎn)生更多的水化產(chǎn)物使混凝土密實度增加。
如果濕度不夠,則混凝土強度增長受影響。所以為了使混凝土正常硬化,必須在澆筑后一定時間內(nèi)維持一定的潮濕環(huán)境。一般情況下,使用硅酸鹽水泥、普通水泥和礦渣水泥,應(yīng)在混凝土凝結(jié)后(一般在12h以內(nèi)),用草袋等覆蓋混凝土表面并澆水,澆水時間不少于7d,使用火山灰水泥和粉煤灰水泥時,應(yīng)不小于14d,對摻用緩凝型外加劑或有抗?jié)B性要求的混凝土,不小于14d,在夏季由于蒸發(fā)較快更應(yīng)特別注意澆水。
養(yǎng)護溫度對混凝土強度發(fā)展也有很大影響。養(yǎng)護溫度高,可以增大初期水化速度,混凝土早期強度也高。
2.混凝土的抗拉強度
混凝土的抗拉強度只有抗壓強度的1/10‘-1/13,且隨著混凝土強度等級的提高,比值有所降低,也就是當(dāng)混凝士強度等級提高時,抗拉強度的增加不及抗壓強度提高的快。因此,混凝土在工作時一般不依靠其抗拉強度。
?。?)組成材料特性
①水泥
水泥對拌合料和易性的影響主要反映在水泥的需水性上。不同品種的水泥、不同的水泥細度、不同的水泥礦物組成及混合材料,其需水性不同。需水性大的水泥比需水性小的水泥配制的拌合物,在其他條件一定的情況下,流動性變小,但其粘聚性和保水性較好。
?、诠橇?
骨料由于其在混凝土中占據(jù)的體積最大,因此它的特性對拌合物和易性的影響也較大這些特性包括骨料級配、顆粒形狀、表面狀態(tài)及最大粒徑。一般來講,級配好的骨料,其拌合物流動性較大,粘聚性與保水性較好,扁平和針狀骨料較少而球形骨料較多,其拌合物流動性較大;表面光滑的骨料,如河砂、卵石,其拌合物流動性較大;骨料的最大粒徑增大,由于其表面積減小,故其拌合物流動性較大。
?。?)外加劑
外加劑對拌合物的和易性有較大影響。如加入減水劑可大幅度提高拌合物的流動性改善粘聚性,降低泌水性;或在保持不摻外加劑的流動性的情況下,大幅度減少用水量。
?。?)溫度和時間
混凝土拌合物的和易性隨溫度的升高而降低,這是由于溫度升高可加速水泥的水化、增加水分的蒸發(fā),所以夏季施工時,為了保持一定的和易性應(yīng)適當(dāng)提高拌合物的用水量。由于拌合物流動性會隨時間而變化,因此澆注時的和易性更具實際意義,所以在施工中測定和易性的時間,應(yīng)以攪拌完后15分鐘為宜。
2.新拌混凝土的凝結(jié)時間
水泥與水之間的反應(yīng)是混凝土產(chǎn)生凝結(jié)的主要原因,但是由于各種因素,混凝土的凝結(jié)時間與配制該混凝土所用水泥的凝結(jié)時間并不一致,因為水化水泥漿體中的凝結(jié)和硬化過程受到水化產(chǎn)物空間填充情況的影響,因此水灰比會明顯影響凝結(jié)時間,而配制混凝土的水灰比與水泥漿體測定凝結(jié)時間時有所不同,故水泥漿體凝結(jié)時間往往與所配混凝土凝結(jié)時間不同。一般,水灰比越大,凝結(jié)時間越長。
通常采用貫入阻力儀測定混凝土的凝結(jié)時間,通常情況下混凝土需6h~10h凝結(jié),但水泥的組成、環(huán)境溫度和緩凝劑等都會對凝結(jié)時間產(chǎn)生影響。當(dāng)混凝土拌合物在100C拌制和養(yǎng)護時,其初凝和終凝時間要比23t時大約分別要延緩4h和7h。