淺談高性能混凝土在不同的養(yǎng)護(hù)條件下的強(qiáng)度

      摘要：作為混凝土材料的主要力學(xué)性能之一，混凝土的強(qiáng)度具有重要的標(biāo)識(shí)作用，然而，相關(guān)研究顯示，影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的因素有很多而且復(fù)雜，既有內(nèi)在的因素，如水泥品種、骨料大小、配合比、摻合料、外加劑等；也有外部因素，如養(yǎng)護(hù)條件等。本文對(duì)高性能混凝土在不同的養(yǎng)護(hù)條件下的強(qiáng)度進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

　　0.引言
　　混凝土建筑工程中應(yīng)用最廣泛、用量最大的建筑材料之一。它是以水泥和水組成的水泥漿體為粘結(jié)介質(zhì)，與不同級(jí)配粒徑的粗、細(xì)集料膠結(jié)，并在一定的條件下硬化成為具有一定力學(xué)性能的一種人工石材。水泥混凝土在硬化過(guò)程中，影響其強(qiáng)度的因素是多方面的，主要有材料組成、制備方法、養(yǎng)生條件和試驗(yàn)條件等。材料配合比相同、施工方法一致時(shí)，其力學(xué)強(qiáng)度取決于養(yǎng)護(hù)條件，即養(yǎng)護(hù)濕度、溫度和養(yǎng)護(hù)時(shí)間（齡期）等。因此，采取合適的養(yǎng)護(hù)條件，對(duì)于保障高性能混凝土的強(qiáng)度具有重大意義。
　　1.試驗(yàn)設(shè)計(jì)
　　1.1 試驗(yàn)材料
　　42.5普通硅酸鹽水泥，一級(jí)粉煤灰，細(xì)度模數(shù)為2.95的中粗砂，5～20mm連續(xù)粒級(jí)碎石，NC-F3高效泵送劑，水。
　　1.2 配合比
　　試驗(yàn)用的高性能混凝土配合比如表1所示。
　　表1 高性能混凝土試驗(yàn)用配合比
　　
　　
　　1.3 試驗(yàn)方法
　　高性能混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)采用的試件，以同一齡期者為一組，每組為三個(gè)同時(shí)制作并在不同溫度條件下養(yǎng)護(hù)的混凝土試件。試件尺寸按骨料的大小采用100mm×100mm×100mm，制作30組(90個(gè))混凝土立方體試件。
　　在試件制作、養(yǎng)護(hù)及試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意：
　　（1）由于需要測(cè)定混凝土早期強(qiáng)度，故拆模時(shí)需保護(hù)試件邊角不受損壞。同時(shí)要嚴(yán)格控制養(yǎng)護(hù)溫度和濕度，以保證試驗(yàn)精度。
　?。?）標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件拆模后應(yīng)及時(shí)放在溫度為20±3℃、濕度為95%以上的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)；10℃、30℃、50℃、70℃養(yǎng)護(hù)的試件拆模后放在溫度設(shè)定為(試驗(yàn)溫度±3℃)的恒溫不流動(dòng)水浴中養(yǎng)護(hù)(0～100℃可調(diào)，水的PH值不應(yīng)小于7)。
　?。?）待試件養(yǎng)護(hù)達(dá)到規(guī)定齡期時(shí)，取出按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50081-2002)試驗(yàn)。
　　2.試驗(yàn)結(jié)果分析
　　2.1 試驗(yàn)結(jié)果
　　由于采用100mm×100mm×100mm立方體試件，所以強(qiáng)度值應(yīng)乘以尺寸換算系數(shù)0.95，試驗(yàn)結(jié)果如表2。
　　表2 高性能混凝土不同養(yǎng)護(hù)溫度下強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果
　　
　　2.2 試驗(yàn)分析
　?。?）高性能混凝土強(qiáng)度與齡期關(guān)系
　　高性能混凝土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，應(yīng)用Excel數(shù)據(jù)擬合工具，分別采用直線(xiàn)、冪函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)、二次函數(shù)等常用的數(shù)學(xué)模型對(duì)其分析，最終發(fā)現(xiàn)對(duì)數(shù)函數(shù)具有最好的精度，故采用對(duì)數(shù)公式擬合強(qiáng)度與齡期的曲線(xiàn)為：y=15.503ln(x)+6.9651，其R2=0.9507>0.8，說(shuō)明相關(guān)程度很好。分析可知，高性能混凝土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下強(qiáng)度規(guī)律是前期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，后期增長(zhǎng)較慢。其1d強(qiáng)度達(dá)到28d強(qiáng)度的0.8%，3d強(qiáng)度達(dá)到49.6%，7d強(qiáng)度達(dá)到76%，14d強(qiáng)度達(dá)到28d強(qiáng)度的84%。
　　（2）不同養(yǎng)護(hù)溫度下高性能混凝土強(qiáng)度關(guān)系
　　在10℃養(yǎng)護(hù)條件下，高性能混凝土2d強(qiáng)度達(dá)到28d強(qiáng)度的24%，3d強(qiáng)度達(dá)到47.2%，7d強(qiáng)度達(dá)到67.8%，14d強(qiáng)度達(dá)到85.3%。
　　在30℃養(yǎng)護(hù)條件下，高性能混凝土3d強(qiáng)度達(dá)到28d強(qiáng)度的55.1%，7d強(qiáng)度達(dá)到73.5%，14d強(qiáng)度達(dá)到83.1%。
　　在50℃養(yǎng)護(hù)條件下，高性能混凝土3d強(qiáng)度達(dá)到28d強(qiáng)度的61.9%，7d強(qiáng)度達(dá)到82.8%，14d強(qiáng)度達(dá)到93.7%。
　　在70℃養(yǎng)護(hù)條件下，高性能混凝土3d強(qiáng)度達(dá)到28d強(qiáng)度的77.8%，7d強(qiáng)度達(dá)到95.7%，14d強(qiáng)度達(dá)到97.3%。
　?。?）同齡期不同養(yǎng)護(hù)溫度下高性能混凝土強(qiáng)度關(guān)系
　　在工程應(yīng)用中，有時(shí)候需要知道某個(gè)齡期混凝土強(qiáng)度，以便進(jìn)行第二次澆筑或施加預(yù)應(yīng)力，
　　這要求我們對(duì)混凝土在不同溫度下某個(gè)齡期強(qiáng)度進(jìn)行研究，以得到最佳的養(yǎng)護(hù)溫度。分析可知，高性能混凝土養(yǎng)護(hù)溫度高，混凝土早期強(qiáng)度高，但28d強(qiáng)度則低于50℃養(yǎng)護(hù)的混凝土強(qiáng)度，并且養(yǎng)護(hù)溫度高于60℃混凝土后期強(qiáng)度低于40℃～50℃溫度養(yǎng)護(hù)的混凝土后期強(qiáng)度。
　　在較高溫度下澆筑和養(yǎng)護(hù)的混凝土，有較高的早期強(qiáng)度(7d以前)，但14d和28d強(qiáng)度則較低，對(duì)于任何一個(gè)齡期都有一個(gè)較好的溫度，可以獲得最高的強(qiáng)度，但隨著齡期的增加趨向于較低的養(yǎng)護(hù)溫度獲得最高的強(qiáng)度，獲得最高28d強(qiáng)度的最佳溫度約為50℃。
　　3.結(jié)束語(yǔ)
　?。?）高性能混凝土的前期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，后期增長(zhǎng)較慢；其發(fā)展趨勢(shì)可以用對(duì)數(shù)函數(shù)描述，28d以后強(qiáng)度基本趨于穩(wěn)定，但只要溫度、濕度條件合適，混凝土的強(qiáng)度在幾年甚至十幾年期間都會(huì)有增長(zhǎng)趨勢(shì)。
　?。?）對(duì)于養(yǎng)護(hù)溫度低于標(biāo)養(yǎng)的試件，其強(qiáng)度比同期略低；對(duì)于高于標(biāo)養(yǎng)溫度的試件，其早期強(qiáng)度增長(zhǎng)速度迅速，溫度越高增長(zhǎng)速度越快，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較標(biāo)養(yǎng)減慢。
　　（3）在較高溫度下澆筑和養(yǎng)護(hù)的混凝土，有較高的早期強(qiáng)度，但28d強(qiáng)度有所降低，并且養(yǎng)護(hù)溫度高于60℃混凝土后期強(qiáng)度低于40℃～50℃養(yǎng)護(hù)的混凝土后期強(qiáng)度。
　?。?）在較高的溫度下養(yǎng)護(hù)，混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展迅速，但對(duì)于后期強(qiáng)度的發(fā)展是不利的；在較低的溫度下養(yǎng)護(hù)，混凝土的早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢，但對(duì)于后期強(qiáng)度是有利的；不同配合比的混凝土都有一個(gè)適宜的養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)于早期和后期強(qiáng)度的發(fā)展都有利，對(duì)于本文高性能混凝土50℃養(yǎng)護(hù)溫度是適宜的。