高性能混凝土強度試驗研究

劉尚

摘 要：高性能混凝土強度增長的影響因素很多，但是當某種混凝土的組分和生產工藝確定后，強度增長主要取決于溫度和齡期。該文針對C50高性能混凝土在5個不同溫度（10 ℃、20 ℃、30 ℃、50 ℃、70 ℃）養護條件下及不同齡期的混凝土試件進行分組試驗，分析高性能混凝土強度發展與齡期的變化規律，并利用回歸方法擬合經驗公式。研究高性能混凝土在非標準養護條件下的強度變化情況及同一齡期不同養護溫度下強度變化情況，并與標準養護條件強度進行比對，以更好地指導混凝土施工。

關鍵詞：高性能混凝土 養護溫度 曲線擬合

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（b）-0036-03

Experiment Research on Strength of High Performance Concrete

Liu Shang

（Tianjin University of Finance and Economics，Tianjin，300222，China）

Abstract：There are many factors impacting the strength of high performance concrete，But when some concrete components and production processes are identified，Concrete strength of growth mainly depends on the curing temperature and age. Based on different group strength test of C50 high performance concrete， the paper studies the concrete strength law in five different temperature（10℃、20℃、30℃、50℃、70℃）curing conditions and different age. It uses regression methods to determine the fitting formula. The paper study on strength variations in non-standard curing conditions and the same age under different curing temperatures strength changes of high performance concrete， and compared with the strength of standard curing， in order to guide the concrete construction better.

Key Words：High performance concrete；Curing temperature；Curve fitting

高性能混凝土是近代水泥基材料科學與工程學取得的新成就，具有彈性模量大、體積穩定性好、強度高、耐久性好等良好的工作性能，而且在節能、節料、經濟以及環境保護等方面都具有重要意義，是一種環保型、集約型的新型材料，可稱為“綠色混凝土”。有學者預言，高性能混凝土是21世紀的混凝土，是近期混凝土技術的主要發展方向[1]。

高性能混凝土的強度影響因素雖然很多，但是當其組分和生產工藝確定后，強度增長因素主要取決于溫度和齡期[2]。該文針對C50高性能混凝土，在5個不同溫度（10 ℃、20 ℃、30 ℃、50 ℃、70 ℃）養護條件下及不同齡期的混凝土試件進行分組試驗，研究高性能混凝土強度發展變化規律及養護溫度對高性能混凝土強度的影響。

1 試驗設計

1.1 試驗材料

（1）水泥：42.5普通硅酸鹽水泥；

（2）粉煤灰：一級粉煤灰；

（3）砂子：河砂，細度模數為2.95；

（4）石子：碎石1占15%，粒徑范圍在5～10 mm之間；碎石2占85%，粒徑范圍在10～20 mm之間；

（5）外加劑：高效泵送劑；

（6）水：飲用水。

1.2 配合比

配合比如表1所示。

1.3 試驗方法

試件按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002）制作、試驗。試件養護分標準養護和10 ℃、30 ℃、 50 ℃、70 ℃溫度養護。養護的試件拆模后宜放在溫度設定為試驗溫度±2 ℃恒溫、pH值不應小于7的不流動水浴中養護。

2 試驗結果分析

2.1 試驗結果

試驗結果如表2所示。

2.2 試驗分析

2.2.1 高性能混凝土強度與齡期關系

應用Excel數據擬合工具，分別采用冪函數、直線、二次函數、對數函數等常用的數學模型對表2數據進行分析[3]，發現對數函數具有最好的精度，故采用對數公式擬合強度與齡期公式為：y= 15.503ln（x）+6.965 1，其R2=0.950 7，相關程度很好，如圖1所示。

高性能混凝土在10 ℃、30 ℃、50 ℃、70 ℃養護溫度和標準養護條件下強度規律相似，均為前期強度增長迅速，后期增長較慢。

2.2.2 不同養護溫度下高性能混凝土強度關系

不同溫度養護下強度試驗結果如圖2所示。

10 ℃養護條件下，高性能混凝土3 d強度達到設計值的47.8%，7 d強度達到68.7%，28 d強度達到101.2%；強度均比同期標準養護條件混凝土強度低。

20 ℃養護條件下，高性能混凝土3 d強度達到設計值的54.9%，7 d強度達到83%，28 d強度達到110.7%。

30 ℃養護條件下，高性能混凝土3 d強度達到設計值的58.1%，7 d強度達到77.6%，28 d強度達到105.6%；強度均比同期標準養護條件混凝土強度低。

50 ℃養護條件下，高性能混凝土3 d強度達到設計值的79.1%，7 d強度達到105.9%，28 d強度達到127.9%；強度均比同期標準養護條件混凝土強度高。

70 ℃養護條件下，高性能混凝土3 d強度達到設計值的87%，7 d強度達到107.2%，28 d強度達到111.9%；強度均比同期標準養護條件混凝土強度高。

2.2.3 同齡期不同養護溫度下混凝土強度關系

在工程實踐中，掌握某個齡期的混凝土強度，對于指導混凝土拆模或確定施加預應力時機具有重要的意義。同齡期高性能混凝土在不同養護溫度下強度試驗結果對比如圖3所示。

從圖3可知，高性能混凝土養護溫度高，混凝土早期強度高，但28 d強度則低于50 ℃養護的混凝土強度，并且養護溫度高于60 ℃混凝土后期強度低于40 ℃～50 ℃溫度養護的混凝土后期強度。

在較高溫度下澆筑和養護的混凝土，有較高的早期強度（7 d以前），但28 d強度則較低，對于任何一個齡期都有一個較好的溫度，可以獲得最高的強度，但隨著齡期的增加趨向于較低的養護溫度獲得最高的強度。

3 結論

（1）高性能混凝土強度與齡期具有較好的相關性，亦用對數函數來描述，其前期強度增長較快，后期增長較慢。

（2）高性能混凝土在10 ℃養護條件下強度比同期標準養護條件下強度略低；在30 ℃、50 ℃、70 ℃養護溫度下，與同期標準養護條件相比，其早期強度增長速度迅速，溫度越高增長速度越快，后期強度增長較慢。

（3）高性能混凝土在較低養護溫度下（10 ℃），其早期強度發展緩慢，但對于后期強度是有利的。在較高養護溫度下（30 ℃、50 ℃、70 ℃），其早期強度發展迅速，但對于后期強度的發展是不利的。養護溫度高于60 ℃高性能混凝土后期強度低于40 ℃～50 ℃養護的混凝土后期強度。對于該試驗50 ℃養護溫度是最有利于高性能混凝土強度發展的。

參考文獻

[1] 孫剛，王俠.淺談高性能混凝土發展前景[J].河北工程技術高等專科學校學報，2015，9（3）：39-41.

[2] 吳寅，關萍.影響高性能混凝土強度的因素研究[J].新型建筑材料，2005（7）：1-5.

[3] 王迎飛，黃雁飛，周麗美.高強混凝土力學性能研究及相關性分析[J].武漢理工大學學報，2006（3）：67-71.