不同溫（濕）度養(yǎng)護條件下的路面混凝土強度發(fā)展及其規(guī)律初探*

上海建工材料工程有限公司 上海 200090

0 前言

回彈法用于檢驗混凝土實體強度的原理主要是不同強度的混凝土其表面硬度不同，回彈儀反彈所取得的數(shù)值也不同，通過回彈值的不同和強度建立起對應關系，最后通過回彈值線性回歸來取得混凝土的強度。但混凝土的表面硬度受水化程度的不同而有所影響，所以通過回彈值來檢驗其強度存在一定的誤差，特別是受環(huán)境因素如溫度、濕度等影響的時候，誤差尤甚[1]。為了減小回彈法在工程實體混凝土強度檢測中的誤差，需要對不同溫濕度條件下的回彈法強度與標養(yǎng)強度作對比，以期建立對應的關系。

1 試驗方法

本次試驗對象為昆山市中環(huán)快速化改造工程中使用的C40混凝土，試驗混凝土的養(yǎng)護溫度分為2.5 ℃、5.0 ℃、7.5 ℃、10.0 ℃、12.5 ℃、15.0 ℃以及標準養(yǎng)護（20 ℃±2 ℃）、自然養(yǎng)護（平均溫度31.2 ℃）8 個溫度階梯；養(yǎng)護的相對濕度為55%（2.5～15.0 ℃）、100%（標準養(yǎng)護，采用的是水養(yǎng)）和75%（自然養(yǎng)護，查氣象資料）等3 個不同的相對濕度；養(yǎng)護齡期分為28 d、60 d、90 d及120 d等4 個不同的養(yǎng)護齡期。以下試驗所得的回彈強度及抗壓強度均為28 d齡期。

2 試驗配合比

本次試驗的研究目標是找出低溫混凝土的強度發(fā)展規(guī)律，以及低溫（高溫）混凝土回彈和抗壓強度之間的關系，由于各地區(qū)的原材料（包括膠凝材料、摻合料、粗細骨料及外加劑等）在品質上有所差異，且各地區(qū)在外加劑等的使用習慣上或使用的技術水平上也存在著較大的差別[2]，因此我們只考慮強度因素，排除其他的因素條件。強度設計根據(jù)國家標準《普通混凝土配合比設計規(guī)程》（JGJ 55—2011）進行，最終的配制強度符合國家標準及規(guī)范和設計要求。本次所采用的C40混凝土的配合比是近幾年在軌道交通等市政工程中普遍采用的一個配合比，具體見表1，其中混凝土的坍落度為180 mm±30 mm，水膠比為0.4。

表1 C40混凝土配合比 單位：kg/m3

3 試驗數(shù)據(jù)的匯總

混凝土在不同溫（濕）度條件下的試驗數(shù)據(jù)見表2。

4 試驗數(shù)據(jù)的分析

4.1 試驗數(shù)據(jù)的分析1

表2 試驗數(shù)據(jù)匯總

混凝土在不同溫（濕）度條件下的強度發(fā)展趨勢（除標準水養(yǎng)外）如圖1所示。

圖1 混凝土的強度發(fā)展趨勢（上海曲線的回彈強度）

根據(jù)圖1 中的散點圖可以求出y關于x的線性回歸方程為：

式中：y——上海曲線的混凝土回彈強度數(shù)值，MPa；

x——混凝土的養(yǎng)護溫度，℃。

其中線性相關系數(shù)R2=0.961 2。

4.2 試驗數(shù)據(jù)的分析2

混凝土在不同溫（濕）度條件下的強度發(fā)展趨勢（除標準水養(yǎng)外）如圖2所示。

圖2 混凝土的強度發(fā)展趨勢（全國曲線的回彈強度）

根據(jù)圖2 中的散點圖可以求出y關于x的線性回歸方程為：

式中：y——上海曲線的混凝土回彈強度數(shù)值，MPa；

x——混凝土的養(yǎng)護溫度，℃。

其中線性相關系數(shù)R2=0.962 2。

4.3 混凝土在不同溫（濕）度條件下的強度發(fā)展趨勢

混凝土在不同溫（濕）度條件下的強度發(fā)展趨勢（除標準水養(yǎng)外）如圖3所示。

圖3 不同溫（濕）度條件下的強度發(fā)展趨勢

從圖3可以清晰看出，不論是上海地方曲線還是全國曲線，除標準養(yǎng)護外，混凝土28 d的回彈強度都是隨著溫度的升高而呈緩慢上升的趨勢（前面已做了回歸分析，并建立了線性回歸的方程式），但標準養(yǎng)護的混凝土回彈強度要遠遠大于其他溫度條件下的回彈強度，包括自然養(yǎng)護的回彈強度（平均溫度為31.2 ℃）。但是，不同溫度下的混凝土28 d抗壓強度卻是一條基本平緩的直線，強度的上下波動范圍非常小，最高（7.5 ℃、抗壓強度48.0 MPa）和最低（標準養(yǎng)護、抗壓強度45.1 MPa）也只有2.9 MPa的差距，相差僅約6.0%，而根據(jù)上海地方曲線測得的回彈強度的最高和最低值要相差18.6 MPa，相差約43.9%；根據(jù)全國曲線測得的回彈強度的最高和最低值也要相差15.2 MPa，相差約36.6%。

從圖3及試驗數(shù)據(jù)匯總表2還可以看出，標準養(yǎng)護的回彈強度和試塊抗壓強度最接近，無論是上海曲線還是全國曲線，兩者的強度比（回彈強度值/抗壓強度值）都達到了0.92以上。

4.4 混凝土在不同溫（濕）度條件下的強度對比

混凝土在不同溫（濕）度條件下的強度發(fā)展趨勢對比（除標準水養(yǎng)外）如圖4所示。

圖4 不同溫（濕）度條件下的強度對比

從圖4中可以清楚看出，除標準養(yǎng)護溫度（20 ℃±2 ℃，相對濕度100%）外，混凝土在其他溫（濕）度條件下的回彈強度遠遠低于抗壓強度，而且溫度越低，差距相應也越大，上海地方曲線的回彈強度和全國曲線的回彈強度則基本接近。

5 結果分析

1）和標準水養(yǎng)的混凝土抗壓強度相比較，溫度上升（2.5～31.5 ℃），混凝土抗壓強度沒有發(fā)生明顯變化，且其他各溫（濕）度條件下的混凝土抗壓強度還都略高于標準水養(yǎng)的混凝土抗壓強度[3]。

2）和標準水養(yǎng)的混凝土回彈強度相比較，溫度上升（2.5～31.5 ℃），混凝土回彈強度也隨之小幅上升，且其他各溫（濕）度條件下的混凝土回彈強度都遠低于標準水養(yǎng)的混凝土回彈強度（無論高溫還是低溫）。

以上2 點都說明：從對混凝土強度發(fā)展的影響來看，濕度可能是超過溫度的一個影響因素，且這種影響僅限于對混凝土外在質量的影響（這里把回彈強度視為外在質量），對內在質量的影響不大（這里把抗壓強度視為內在質量），當然對外在質量的影響肯定是在一定的相對濕度范圍內，且這種相對濕度必定存在一個臨界值。

6 結語

1）混凝土的內在質量（抗壓強度），養(yǎng)護溫（濕）度無論高低（在2.5 ℃≤溫度≤31.5 ℃，55%≤相對濕度≤100%的前提下），在齡期達到28 d時基本一致，不隨溫（濕）度的變化而發(fā)生明顯變化，但強度的發(fā)展速率卻隨著溫度的上升而明顯加快[4]。

2）混凝土的外在質量（回彈強度）隨著溫度的升高而呈緩慢上升的趨勢，但各種溫度條件下的混凝土的外在質量，由于相對濕度的差別，和標準水養(yǎng)（相對濕度≥100%）的混凝土外在質量相比，存在較大差距[5]。

3）影響試驗數(shù)據(jù)分析的2 點因素。一是養(yǎng)護條件的影響。低（高）溫養(yǎng)護28 d的試驗數(shù)據(jù)，從嚴格意義上講應是養(yǎng)護了27 d，因為第1天成型是在成型間（20～25 ℃室溫下）成型的，第2天拆模后再放入低溫箱進行養(yǎng)護的。這和在預設的低溫條件下成型（例如2.5 ℃）并養(yǎng)護可能存在著一定誤差，但從整個試驗結果情況來看，可能影響并不大（主要指強度，因為不是凍融溫度環(huán)境），但卻實際存在。二是自然條件下相對濕度測量數(shù)據(jù)的影響。因為本次試驗沒有進行自然條件下相對濕度的測量統(tǒng)計工作，只是根據(jù)上海的氣象資料進行的估算，因此試驗點的相對濕度和實際的情況可能會有一定的誤差，這種誤差也會對試驗數(shù)據(jù)的分析造成一定的影響。