混凝土的強度有哪些？和影響的相關(guān)因素

混凝土的強度包括抗壓強度、抗拉強度、抗彎強度和抗剪強度等，其中抗壓強度最大，故混凝土主要用來承受壓力。

混凝土的抗壓強度

混凝土的立方體抗壓強度與強度等級

按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002），制作邊長為150mm的立方體試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護[溫度（20±2）℃、相對濕度95%以上]條件下，養(yǎng)護至28d齡期，用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的極限抗壓強度，稱為混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強度，以fcu表示。

按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010-2010）（2015年版）的規(guī)定，在立方體極限抗壓強度總體分布中，具有95%強度保證率的立方體試件抗壓強度，稱為混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值（以MPa即N/mm2計），以fcu，k表示。立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值是按數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理方法達到規(guī)定保證率的某一數(shù)值，它不同于立方體試件抗壓強度。

混凝土強度等級是按混凝土立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值來劃分的，采用符號C和立方體抗壓強度標(biāo)準(zhǔn)值表示，可劃分為C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80等14個等級。例如，強度等級為C25的混凝土，是指25MPa≤fcu，k<30MPa的混凝土。素混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于C15；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不應(yīng)低于C20；采用強度級別400MPa及以上的鋼筋時，混凝土強度等級不應(yīng)低于C25；承受重復(fù)荷載的鋼筋混凝土構(gòu)件，混凝土強度等級不應(yīng)低于C30；預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的混凝土強度等級不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30。

測定混凝土立方體試件抗壓強度，也可以按粗骨料最大粒徑的尺寸選用不同的試件尺寸。但在計算其抗壓強度時，應(yīng)乘以換算系數(shù)，以得到相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)試件的試驗結(jié)果。選用邊長為100mm的立方體試件，換算系數(shù)為0.95，邊長為200mm的立方體試件，換算系數(shù)為1.05。

采用標(biāo)準(zhǔn)試驗方法在標(biāo)準(zhǔn)條件下測定混凝土的強度是為了使不同地區(qū)不同時間的混凝土具有可比性。在實際的混凝土工程中，為了說明某一工程中混凝土實際達到的強度，常把試塊放在與該工程相同的環(huán)境養(yǎng)護（簡稱同條件養(yǎng)護）按需要的齡期進行測試，作為現(xiàn)場混凝土質(zhì)量控制的依據(jù)。

混凝土棱柱體抗壓強度

按棱柱體抗壓強度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，制成邊長為150mm×150mm×300mm的標(biāo)準(zhǔn)試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件養(yǎng)護28d，測其抗壓強度，即為棱柱體的抗壓強度（f&x），通過實驗分析，fck≈0.67fcu，k。

影響混凝土抗壓強度的因素

影響混凝土抗壓強度的因素很多，包括原材料的質(zhì)量（只要是水泥強度等級和骨料品種）、材料之間的比例關(guān)系（水灰比、灰水比、骨料級配）、施工方法（拌和運輸、澆筑、養(yǎng)護）以及試驗條件（齡期、試件形狀與尺寸、試驗方法、濕度及溫度）等。

1）水泥強度等級和水膠比。膠凝材料是混凝土中的活性組分，其強度的大小直接影響著混凝土強度的高低。在配合比相同的條件下，所用的膠凝材料所用的水泥強度等級越高，配制的混凝土強度也越高，當(dāng)用同一種水泥（品種及強度等級相同）時，混凝土的強度主要取決于水膠比，水膠比越大，混凝土的強度越低。這是因為水泥水化時所需的化學(xué)結(jié)合水，一般只占水泥質(zhì)量的23%左右，但在實際拌制混凝土?xí)r，為了獲得必要的流動性，常需要加入較多的水（占水泥質(zhì)量的40%~70%）。多余的水分殘留在混凝土中形成水泡，蒸發(fā)后形成氣孔，使混凝土密實度降低，強度下降。水膠比大，則水泥漿稀，硬化后的水泥石與骨料黏結(jié)力差，混凝土的強度也越低。但是，如果水膠比過小，拌和物過于干硬，在一定的搗實成型條件下，無法保證澆筑質(zhì)量，混凝土中將出現(xiàn)較多的蜂窩、孔洞，強度也將下降。試驗證明，混凝土強度隨水灰比（水與水泥的比值）的增大而降低，呈曲線關(guān)系，混凝土強度和灰水比（水泥與水的比值）的關(guān)系，則呈直線關(guān)系。

2）骨料的種類與級配。骨料中有害雜質(zhì)過多且品質(zhì)低劣時，將降低混凝土的強度。骨料表面粗糙，則與水泥石黏結(jié)力較大，混凝土強度高。骨料級配良好、砂率適當(dāng)，能組成密實的骨架，混凝土強度也較高。

3）混凝土外加劑與摻和料。在混凝土中摻入早強劑可提高混凝土早期強度；摻入減水劑可提高混凝土強度；摻入一些摻和料可配制高強度混凝土。

4）養(yǎng)護溫度和溫度。混凝土澆筑成型后，所處的環(huán)境溫度對混凝土的強度影響很大。混凝土的硬化，在于水泥的水化作用，周圍溫度升高，水泥水化速度加快，混凝土強度發(fā)展也就加快。反之，溫度降低時，水泥水化速度降低，混凝土強度發(fā)展將相應(yīng)遲緩。當(dāng)溫度降至冰點以下時，混凝土的強度停止發(fā)展，并且由于孔隙內(nèi)水分結(jié)冰而引起膨脹，使混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭受破壞。混凝土早期強度低，更容易凍壞。濕度適當(dāng)時，水泥水化能順利進行，混凝土強度得到充分發(fā)展。

如果濕度不夠，會影響水泥水化作用的正常進行，甚至停止水化。這不僅嚴重降低混凝土的強度，而且水化作用未能完成，使混凝土結(jié)構(gòu)疏松，滲水性增大，或形成干縮裂縫，從而影響其耐久性。

因此，混凝土成型后一定時間內(nèi)必須保持周圍環(huán)境有一定的溫度和濕度，使水泥充分水化，以保證獲得較好質(zhì)量的混凝土。

5）硬化齡期。混凝土在正常養(yǎng)護條件下，其強度將隨著齡期的增長而增長。最初7~14d內(nèi)，強度增長較快，28d達到設(shè)計強度。以后增長緩慢，但若保持足夠的溫度和濕度，強度的增長將延續(xù)幾十年。普通水泥制成的混凝土，在標(biāo)準(zhǔn)條件下，混凝土強度的發(fā)展大致與其齡期的對數(shù)成正比關(guān)系（齡期不小于3d）。

6）施工工藝。混凝土的施工工藝包括配料、拌和、運輸、澆筑、養(yǎng)護等工序，每一道工序?qū)ζ滟|(zhì)量都有影響。若配料不準(zhǔn)確，誤差過大、攪拌不均勻、拌和物運輸過程中產(chǎn)生離析、振搗不密實、養(yǎng)護不充分等均會降低混凝土強度。因此，在施工過程中，一定要嚴格遵守施工規(guī)范，確保混凝土的強度。

混凝土的抗拉強度

混凝土在直接受拉時，很小的變形就會開裂，它在斷裂前沒有殘余變形，是一種脆性破壞。混凝土的抗拉強度一般為抗壓強度的1/20~1/10。我國采用立方體（國際上多用圓柱體）的劈裂抗拉試驗來測定混凝土的抗拉強度，稱為劈裂抗拉強度。

抗拉強度對于開裂現(xiàn)象有重要意義，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中抗拉強度是確定混凝土抗裂度的重要指標(biāo)。對于某些工程（如混凝土路面、水槽、拱壩），在對混凝土提出抗壓強度要求的同時，還應(yīng)提出抗拉強度要求。