淺談高性能混凝土在不同的養(yǎng)護條件下的強度

      摘要：作為混凝土材料的主要力學性能之一，混凝土的強度具有重要的標識作用，然而，相關研究顯示，影響混凝土強度增長的因素有很多而且復雜，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)護條件等。本文對高性能混凝土在不同的養(yǎng)護條件下的強度進行了試驗研究。

　　0.引言
　　混凝土建筑工程中應用最廣泛、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)，與不同級配粒徑的粗、細集料膠結(jié)，并在一定的條件下硬化成為具有一定力學性能的一種人工石材。水泥混凝土在硬化過程中，影響其強度的因素是多方面的，主要有材料組成、制備方法、養(yǎng)生條件和試驗條件等。材料配合比相同、施工方法一致時，其力學強度取決于養(yǎng)護條件，即養(yǎng)護濕度、溫度和養(yǎng)護時間（齡期）等。因此，采取合適的養(yǎng)護條件，對于保障高性能混凝土的強度具有重大意義。
　　1.試驗設計
　　1.1 試驗材料
　　42.5普通硅酸鹽水泥，一級粉煤灰，細度模數(shù)為2.95的中粗砂，5～20mm連續(xù)粒級碎石，NC-F3高效泵送劑，水。
　　1.2 配合比
　　試驗用的高性能混凝土配合比如表1所示。
　　表1 高性能混凝土試驗用配合比
　　
　　
　　1.3 試驗方法
　　高性能混凝土強度試驗采用的試件，以同一齡期者為一組，每組為三個同時制作并在不同溫度條件下養(yǎng)護的混凝土試件。試件尺寸按骨料的大小采用100mm×100mm×100mm，制作30組(90個)混凝土立方體試件。
　　在試件制作、養(yǎng)護及試驗過程中應注意：
　　（1）由于需要測定混凝土早期強度，故拆模時需保護試件邊角不受損壞。同時要嚴格控制養(yǎng)護溫度和濕度，以保證試驗精度。
　?。?）標準養(yǎng)護的試件拆模后應及時放在溫度為20±3℃、濕度為95%以上的標準養(yǎng)護室中養(yǎng)護；10℃、30℃、50℃、70℃養(yǎng)護的試件拆模后放在溫度設定為(試驗溫度±3℃)的恒溫不流動水浴中養(yǎng)護(0～100℃可調(diào)，水的PH值不應小于7)。
　?。?）待試件養(yǎng)護達到規(guī)定齡期時，取出按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081-2002)試驗。
　　2.試驗結(jié)果分析
　　2.1 試驗結(jié)果
　　由于采用100mm×100mm×100mm立方體試件，所以強度值應乘以尺寸換算系數(shù)0.95，試驗結(jié)果如表2。
　　表2 高性能混凝土不同養(yǎng)護溫度下強度試驗結(jié)果
　　
　　2.2 試驗分析
　?。?）高性能混凝土強度與齡期關系
　　高性能混凝土在標準養(yǎng)護條件下，應用Excel數(shù)據(jù)擬合工具，分別采用直線、冪函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、二次函數(shù)等常用的數(shù)學模型對其分析，最終發(fā)現(xiàn)對數(shù)函數(shù)具有最好的精度，故采用對數(shù)公式擬合強度與齡期的曲線為：y=15.503ln(x)+6.9651，其R2=0.9507>0.8，說明相關程度很好。分析可知，高性能混凝土在標準養(yǎng)護條件下強度規(guī)律是前期強度增長較快，后期增長較慢。其1d強度達到28d強度的0.8%，3d強度達到49.6%，7d強度達到76%，14d強度達到28d強度的84%。
　?。?）不同養(yǎng)護溫度下高性能混凝土強度關系
　　在10℃養(yǎng)護條件下，高性能混凝土2d強度達到28d強度的24%，3d強度達到47.2%，7d強度達到67.8%，14d強度達到85.3%。
　　在30℃養(yǎng)護條件下，高性能混凝土3d強度達到28d強度的55.1%，7d強度達到73.5%，14d強度達到83.1%。
　　在50℃養(yǎng)護條件下，高性能混凝土3d強度達到28d強度的61.9%，7d強度達到82.8%，14d強度達到93.7%。
　　在70℃養(yǎng)護條件下，高性能混凝土3d強度達到28d強度的77.8%，7d強度達到95.7%，14d強度達到97.3%。
　?。?）同齡期不同養(yǎng)護溫度下高性能混凝土強度關系
　　在工程應用中，有時候需要知道某個齡期混凝土強度，以便進行第二次澆筑或施加預應力，
　　這要求我們對混凝土在不同溫度下某個齡期強度進行研究，以得到最佳的養(yǎng)護溫度。分析可知，高性能混凝土養(yǎng)護溫度高，混凝土早期強度高，但28d強度則低于50℃養(yǎng)護的混凝土強度，并且養(yǎng)護溫度高于60℃混凝土后期強度低于40℃～50℃溫度養(yǎng)護的混凝土后期強度。
　　在較高溫度下澆筑和養(yǎng)護的混凝土，有較高的早期強度(7d以前)，但14d和28d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(yǎng)護溫度獲得最高的強度，獲得最高28d強度的最佳溫度約為50℃。
　　3.結(jié)束語
　　（1）高性能混凝土的前期強度增長較快，后期增長較慢；其發(fā)展趨勢可以用對數(shù)函數(shù)描述，28d以后強度基本趨于穩(wěn)定，但只要溫度、濕度條件合適，混凝土的強度在幾年甚至十幾年期間都會有增長趨勢。
　?。?）對于養(yǎng)護溫度低于標養(yǎng)的試件，其強度比同期略低；對于高于標養(yǎng)溫度的試件，其早期強度增長速度迅速，溫度越高增長速度越快，后期強度增長較標養(yǎng)減慢。
　?。?）在較高溫度下澆筑和養(yǎng)護的混凝土，有較高的早期強度，但28d強度有所降低，并且養(yǎng)護溫度高于60℃混凝土后期強度低于40℃～50℃養(yǎng)護的混凝土后期強度。
　　（4）在較高的溫度下養(yǎng)護，混凝土早期強度發(fā)展迅速，但對于后期強度的發(fā)展是不利的；在較低的溫度下養(yǎng)護，混凝土的早期強度發(fā)展緩慢，但對于后期強度是有利的；不同配合比的混凝土都有一個適宜的養(yǎng)護溫度對于早期和后期強度的發(fā)展都有利，對于本文高性能混凝土50℃養(yǎng)護溫度是適宜的。