養(yǎng)護溫度和齡期對水泥混凝土強度影響探究

周 峰

（揚州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所）

中圖分類號：G322 文獻標識碼：B 文章編號1007-6344（2015）03-0303-01

養(yǎng)護溫度和齡期對水泥混凝土強度影響探究

周 峰

（揚州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所）

中圖分類號：G322 文獻標識碼：B 文章編號1007-6344（2015）03-0303-01

影響水泥混凝土齡期的因素眾多，為更好地預(yù)測水泥混凝土的抗開裂性能，研究了混凝土強度隨混凝土養(yǎng)護溫度和齡期的變化規(guī)律。通過室內(nèi)試驗和力學(xué)加載試驗，結(jié)果表明：混凝土力學(xué)特性隨養(yǎng)護溫度發(fā)生變化，對于配比相同的混凝土，早期較高的養(yǎng)護溫度將增大混凝土的早期強度，但會降低混凝土的最終強度。混凝土不同齡期彎拉初裂拉應(yīng)變與相應(yīng)齡期彎拉強度和靜力受壓彈性模量的比值存在良好的線性關(guān)系。

水泥混凝土 養(yǎng)護溫度 齡期 力學(xué)特性

0 引言

對于大體積的混凝土結(jié)構(gòu)，如水壩、工程建筑物以及很多大型設(shè)備的基礎(chǔ)承臺等，需要控制水泥混凝土的水化放熱引起的溫度應(yīng)力，以防止開裂[1]。材料的性能,特別是力學(xué)性能取決于材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。混凝土的強度與耐久性與其組成材料的質(zhì)量、數(shù)量、以及各組分之間的數(shù)量比例有關(guān),而且混凝土的斷裂性能也受這些因素的影響。工程加固的效果與水泥土的強度和力學(xué)特性直接相關(guān)，但影響因素眾多，包括強度等級、水泥品種、摻入比和齡期等。其中，養(yǎng)護溫度和齡期直接關(guān)系到水泥土強度和工程進度安排。水泥的水化過程由水擴散控制，并且明顯受到時間和溫度的影響。同普通的的化學(xué)反應(yīng)一樣，溫度對水化反應(yīng)具有促進作用[2]。綜上所示，養(yǎng)護溫度和齡期對材料微結(jié)構(gòu)具備顯著地影響，從而對混凝土強度和力學(xué)特性產(chǎn)生重要的作用。

1 實驗材料

實驗采用普通硅酸鹽系水泥，砂為簡陽砂，細度模數(shù)2.4。試件采用100mm× 100mm×400mm立方體，石子為石灰石，母巖強度110～130MPa,壓碎值10.5%。外加劑為萘系高效減水劑FDN(減水率22%)。在成型1d后將試件脫模，隨后分別在溫度為(5、20、40±3)℃、相對濕度不低于90%的標準養(yǎng)護室內(nèi)養(yǎng)護。

2 養(yǎng)護溫度對混凝土強度的影響

分別比較在 5℃、20℃和 40℃±3℃，恒溫養(yǎng)護條件下，混凝土的抗壓強度和水化度隨時間發(fā)展的曲線經(jīng)過分析可以得出：對于同種相同的混凝土，在單變量條件下，較高的早期養(yǎng)護溫度會增大水泥混凝土的早期強度，相反地，對混凝土的最終強度具備不利影響；反之，較低的早期養(yǎng)護溫度會減小混凝土的早期強度，但會增加混凝土的最終強度。

3 齡期對混凝土強度的影響

3.1 測定方法

試件同樣采用 100mm×100mm×400mm立方體，每種混凝土配合比制備 24塊試件，試件成模18 h后，拆模對其進行標準條件下養(yǎng)護。分別于1、4、8、15、30、60、90時取出3塊試件進行試驗。在試驗前6 h，取出試件對其進行干燥；在試驗前5 h，將每塊試件底部貼3塊應(yīng)變片；應(yīng)變片為BX120-80AA型電阻應(yīng)變計，應(yīng)變測試儀采用YE2539型高速靜態(tài)應(yīng)變儀，利用計算機與應(yīng)變測試系統(tǒng)連接后進行數(shù)據(jù)采集。試驗方法參照中華人民共和國國家標準《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標準》(GB/T50081-2002)[3]。

3.2彎拉試驗及結(jié)論

3.2.1 試驗曲線

混凝土即將破壞的重要標志是達到初裂拉應(yīng)變， 混凝土破壞時的應(yīng)變即為彎拉時的極限拉應(yīng)變[4]。極限拉應(yīng)變代表了混凝土所能承受的最大拉應(yīng)變。

通過數(shù)據(jù)研究分析，可得出以下結(jié)論：在破壞應(yīng)力約70%時，彎應(yīng)力-彎應(yīng)變曲線近似呈現(xiàn)出擬合線性，可分析知，試件近乎處于彈性狀態(tài)；70%之后直到破壞，彎拉應(yīng)力-彎拉應(yīng)變曲線偏離直線，并逐漸降低，表現(xiàn)出明顯的非線性。

3.2.2 不同齡期混凝土出裂拉應(yīng)變

當達到水泥混凝土的初裂拉應(yīng)變時，混凝土將處在在彈性體的狀態(tài)。因此，應(yīng)用彈性理論來分析混凝土初裂時，拉應(yīng)變εc隨著齡期的發(fā)展規(guī)律。同一配合比例的水泥混凝土不同齡期彎拉初裂時，拉應(yīng)變εc與混凝土彎拉強度和靜力受壓彈性模量的比值，混凝土在不同齡期彎拉初裂拉應(yīng)變εc(t)，與其對應(yīng)齡期混凝土彎拉強度和靜力受壓彈性模量的比值fr(t)/E(t)之間具有良好的線性關(guān)系(相關(guān)系數(shù)R為0.972)。可得出，同一齡期下，彎拉強度越高，其靜壓受力彈性模量越高。

彎拉初裂時，混凝土拉應(yīng)變εc隨齡期的增加而逐漸增大，但是增速逐漸減緩，混凝土的強度隨齡期的增加而逐漸增加，直至趨于穩(wěn)定。混凝土彎拉極限拉應(yīng)變εtu并不是隨齡期的發(fā)展而無限增長的，在達到一定齡期之后，混凝土彎拉極限拉應(yīng)變趨于一個定值，雖然其值略有波動,但總的變化并不大，趨于穩(wěn)定。

4 總結(jié)

混凝土的材料性質(zhì)隨環(huán)境條件的變化而密切變化。理論分析證明[5]，環(huán)境因素最終都是通過改變混凝土材料結(jié)構(gòu)與內(nèi)部組成，從而而對其產(chǎn)生影作用的。因此除溫度和濕度的影響外，試件中的有害液體、含水量或氣體的侵入以及應(yīng)力腐蝕作用的存在等諸多因素，都會對材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，由此對水泥混凝土材料的實際性能產(chǎn)生密切影響。

本文通過室內(nèi)試驗和力學(xué)加載試驗，從養(yǎng)護溫度和齡期兩個方面，對水泥混凝土產(chǎn)生的影響進行了分析。可得出以下結(jié)論：

（1）相同配比的混凝土，較高的早期養(yǎng)護溫度有利于提高混凝土的早期強度，同時對混凝土的最終強度產(chǎn)生不利影響；相反，較低的早期養(yǎng)護溫度會減小混凝土的早期強度，但對混凝土的最終強度有促進作用。

（2）混凝土不同齡期彎拉初裂時，拉應(yīng)變εc(t)與相應(yīng)齡期彎拉強度和靜力受壓彈性模量的比值fr(t)/E(t)之間存在良好的線性關(guān)系。即：混凝土強度隨齡期的增長而逐漸增大，但是增速變緩，最后趨于穩(wěn)定。

（3）在到達一定齡期之后，混凝土彎拉極限拉應(yīng)變趨于一個定值。

（4）隨著混凝土材料應(yīng)用范圍的擴大以及材料自身組成的變化,環(huán)境條件將成為影響實際結(jié)構(gòu)中混凝土真實性質(zhì)的重要因素。因此,有必要進一步完善目前的混凝土研究方法,如開展對特定條件下混凝土性能的評價研究等。

[1]李曉玲.早期高溫水養(yǎng)護對礦物料混凝土力學(xué)性能影響的研究[D].中國礦業(yè)大學(xué),2014.

[2]馬振珠,岳漢威,宋曉嵐.水泥水化過程的機理、測試及影響因素[J].長沙大學(xué)學(xué)報,2009,02∶43-46.

[3]邢勇.多摻改性混凝土力學(xué)性能試驗研究[D].西安建筑科技大學(xué),2009.

[4] 田野,金南國,金賢玉.混凝土特征拉應(yīng)變隨齡期發(fā)展規(guī)律研究[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版),2008,06∶1076-1079+1100.

[5] ]展辰輝.混凝土及其組成材料動力特性研究[D].河海大學(xué),2005.

周峰（1989.1.6），男，漢，籍貫:江蘇省泰興市，研究方向：建材，單位:揚州市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所，單位所在地郵編:225000