浅谈水灰比与温度对混凝土强度的影响

浅谈水灰比与温度对混凝土强度的影响
摘要：混凝土构件强度主要与施工材料质量、施工工艺质量、施工环境和养护、荷载及后期使用有关。

混凝土的硬化和强度增长是由于水泥颗粒与水发生水化作用的结果。

水灰比和温度则是影响混凝土强度的主要因素。

由于施工水灰比和温度控制不好而造成混凝土质量问题时有发生，这些质量问题不严格控制或管理失误，会造成混凝土强度损失，混凝土性能大大降低。

关键词：混凝土水灰比温度强度
1. 水灰比对混凝土强度的影响
混凝土是以水泥为胶凝材料和砂、石子、水按一定比例配置混合而成的。

水灰比是指拌制水泥浆、砂浆和混凝土混合料时，水与水泥的质量比(W/C)是混凝土配合比的一个重要参数。

水在混凝土形成方面起着重要作用，一方面参与和水泥水化反应，另一方面对物料起润滑作用。

水泥浆与骨料颗粒的黏结强度主要取决于两者之间的物理作用，骨料一般呈惰性，与水泥浆很少发生化学反应，所以混凝土强度主要是水泥胶砂强度，水泥胶砂强度主要是其密度，水灰比对混凝土的孔隙结构影响极大，水灰比愈大其密度愈小，大部分水分会蒸发，留下空隙，就会使混凝土强度降低，水灰比减小水泥浆和骨料黏结强度随之增大，混凝土强度愈高。

一般而言“配合比”相同，水灰比越小，混凝土的强度越高。

混凝土的流动性越小，坍落度就越小，和易性也越差。

“配合比”相同，水灰比越大，混凝土的强度越低。

混凝土的流动性越大，坍落度就越大，和易性也越好。

合理的水灰比每增加0.05，混凝土的强度就可能降低5～10MPa。

（见图1-1）
图1-1
水灰比应根据现场砂石含水率及时调整水灰比，以保证混凝土配合比，不能
把实验配比与施工配比混为一谈。

水灰比过小，拌和物过于干稠，混凝土拌合物
的流动性变小，粘聚性变差，在一定的振捣条件下，混凝土不能被振捣密实，强
度也会降低。

水灰比过小时，胶体和晶体的材料不能充分形成，混凝土和易性差，混凝土振捣、密实困难，如果在混凝土充分硬化后未水化水泥再遇水发生水化作用，水化产物造成的膨胀应力作用有可能造成混凝土的开裂。

水灰比较低时，拌
合物体系的整体性和粘聚性较好，产生的塑性沉降较小，塑性收缩裂缝宽度及总
面积均较小，抗渗性能越强，但当水灰比大于0.6时，抗渗系数急剧增大，混凝
土的抗渗性能显著下降，抗冻性能变差。

通常使水泥完全水化并具有最低毛细空
隙率的水灰比为0.437，在无外加剂的情况下，水灰比要大于0.5才能使混凝土
具有可施工的流动性。

低水灰比对早期塑性收缩是不利的，为施工方便和保证质量，水灰比不宜小于0.5。

水灰比越大，干缩越大，一般高强混凝土的水灰比较小，对后期干缩有利，
但由于水泥浆量或胶凝材料较多以及高效减水剂的作用，比中低强度混凝土收缩大。

水灰比过大时，新生成的胶体水泥浆浓度低，拌和物的粘聚性变差，集料颗
粒相对运动速度增加，加剧了混凝土的离析，多余水分泌出。

这时拌合物虽流动
性大，但将产生严重的分层离析和泌水现象；拌和物出现离析、泌水现象离析是
指粗集料下沉、砂浆上浮，以致成品混凝土出现蜂窝、麻面、薄弱夹层等质量不
均匀缺陷的现象；泌水主要表现在固体颗粒下沉过程中，部分水分被排出上升，
表面析出水分，上层含水多造成稀水泥浆浮于表层。

水化后混凝土体内的多余游
离水分往往先附着在骨料上，胶体与骨料粘结面积减小，粘结力下降，混凝土硬
化时会产生细小裂纹，从而降低了混凝土强度；水泥用量越大，用水量越高，表现为水泥浆量越大，坍落度大，收缩越大。

在水泥用量一定的条件下，增大水灰比，混凝土的孔隙率也随之增大，密实度降低，碳化速度增大。

水灰比过大，振捣时粒径不同的骨料下沉速度也不同，水泥浆和骨料易分离，致使混凝土耐磨性变差，会使混凝土的后期收缩增大，容易产生裂缝，并且严重影响混凝土的强度和耐久性。

所以在满足施工要求的前提下，应尽量减小水灰比。

2.温度对混凝土强度的影响
气温高低对混凝土强度发展有一定的影响，是影响混凝土强度不可忽视的因素。

混凝土强度由于各地方材料不同，配比不同，砼的强度不同，构件的种类大小不同，施工养护温度和环境差异，有的混凝土强度是先期增长快，有的是后期增长快。

为了达到最佳的混凝土强度，必须在混凝土的拌和、施工、养护等过程严格控制温度。

合适的施工、养护温度才能确保混凝土构件的安全性和美观性，从而达到施工的要求。

温度对混凝土施工结构施工的影响见表2-1。

表2-1 不同温度下混凝土固定强度所需天数
而且混凝土强度在0—40℃范围内，强度随温度增高。

高温（一般指35℃以上）下进行混凝土施工，应充分重视高气温，高蒸发等特殊环境对施工的影响施工对混凝土带来影响。

一是早期水泥的高速水化，没有充分的时间使水泥水化产物从水泥颗粒表面溶解于水，而在水泥颗粒表面形成一道高浓度的水化产物，给后期水泥进一步水化带来困难，造成混凝土的后期强度比常温下的混凝土后期强度低。

二是高温季节施工，由于水泥入搅拌机时温度高，水泥的高速水化，迅速产生水化热，初期温度上升较快使得混凝土内部温度不易散发，环境及混凝土温度越高，收缩越，使混凝土有可能产生温度裂缝；高温早期养护的温湿度控制不当，温度高、湿度小，混凝土表面水份蒸发快，混凝土结构物的表面也较容易产生收缩裂缝。

故而夏季施工要防暴晒，充分利用早、晚气温高低的时间浇筑混凝土，避免阳光直射新浇混凝土表面。

在冬期施工中，需要及时了解混凝土强度的发展情况，并采取必要的养护，确保混凝土冷却至0℃前已达到抗冻临界强度，因为收缩和环境降温同时发生，对混凝土强度增长更为不利。

混凝土浇筑以后水泥水化能够释放热量，加上混凝土是热的不良导体而具有一定的保温蓄热性能。

因此，即使在冬季温度很低(0℃以下)的情况下，其强度仍有增长，但增长速度明显下降。

利用混凝土的这种特性，可以控制冬季混凝土施工，保证其应有的强度质量。

3.其他影响混凝土强度的因素
混凝土强度的影响因素还包括水泥强度、粗骨料强度和表面特征、混凝土龄期、施工及环境影响和养护湿度。

水泥水化必须保持一定时间的潮湿，如果环境湿度不够，导致失水，使混凝土结构疏松，产生干缩裂缝，严重影响强度和耐久
性。

施工管理和作业人员在混凝土施工中要掌握影响混凝土强度的主要因素，按技术要求施工严格控制各项指标，提前制定施工质量保证措施，使混凝强度满足质量要求。

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