王丕祥 李吉興

(東北林業(yè)大學土木工程學院,黑龍江 哈爾濱 150040)

·建筑材料及應用·

冬季施工條件下混凝土性能試驗分析

王丕祥 李吉興

(東北林業(yè)大學土木工程學院,黑龍江 哈爾濱 150040)

從冬季施工的角度出發(fā)，結合黑龍江地區(qū)冬季施工周期較長的實際情況，通過實驗室模擬冬季施工條件，得到了不同混凝土強度的增長規(guī)律及不同溫度下混凝土的抗凍臨界強度，并根據(jù)標準養(yǎng)生不同齡期的混凝土強度，推算出了混凝土達到抗凍臨界強度的時間。

冬季施工，混凝土，抗凍臨界強度，溫度

0 引言

在低溫條件下，混凝土強度增長受到影響。如果混凝土溫度降到冰點以下，出現(xiàn)早期受凍，混凝中水分開始膨脹，在混凝土齡期較短、強度較低的情況下，就會造成混凝土強度和耐久性的損失。因此，找到其在低溫下的強度的形成規(guī)律，得到臨界抗壓強度和臨界抗壓強度的最低溫度，可以為施工及試驗人員提供參考依據(jù)。

1 混凝土配合比試驗

1.1 指導思想

混凝土的配合比設計既要滿足生產工藝的需求，又要滿足結構經濟性指標，降低成本，其基本原則為：1)確定合理水灰比，保證混凝土強度。2)合理選取砂率，保證混凝土的包裹性能。3)采用高效減水劑，增強混凝土性能，降低生產成本。4)依據(jù)工程資料，調配確定混凝土的配合比，使混凝土達到最理想狀態(tài)。

1.2 原材料的檢測與選用

選用亞泰P.O42.5水泥，其性能見表1；細骨料選用模數(shù)為2.8的普通中砂；減水率約為35%的聚羧酸鹽類高效減水劑；采用粒徑為5 mm～10 mm，10 mm～20 mm，20 mm～30 mm碎石進行合成級配；摻量為5%的防凍劑。

表1 水泥性能指標

1.3 試配、確定配合比

依據(jù)JGJ 51—2011普通混凝土配合比設計規(guī)程，以及試配效果得到最終質量配合比，見表2。

表2 混凝土配合比設計

不同混凝土強度等級標準試塊標養(yǎng)28 d的抗壓強度見表3。

2 冬季施工條件下混凝土抗凍臨界強度分析

2.1 防凍劑對低溫混凝土早期強度的影響

根據(jù)實驗配合比，每三個試塊一組，標準養(yǎng)生條件下，6 h，12 h，18 h，24 h，30 h，36 h，42 h，48 h時混凝土抗壓強度值見表4。建立混凝土強度與時間的關系，見圖1。

表3 28 d混凝土強度實測值 MPa

表4 不同齡期混凝土抗壓強度實測值 MPa

由表4和圖1可知，添加5%防凍劑后能夠提高混凝土的前期強度，但是隨著養(yǎng)生齡期的增長，防凍劑對混凝土早期強度的影響逐漸減弱，其原因為防凍劑內含有早強成分，加速了早期混凝土內水泥的水化速度，從而提高了混凝土的早期強度。

2.2 不同溫度下不同強度混凝土抗凍臨界強度

為了找到低溫條件下混凝土的抗凍臨界強度，首先得到標養(yǎng)條件下混凝土前期的強度增長曲線，即圖1，并以此作為參照。然后再做一組對比試驗，依次標準養(yǎng)6 h，12 h，18 h，24 h，30 h，36 h，42 h，48 h，然后在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃溫度下養(yǎng)生7 d，再標準養(yǎng)生至28 d。找到28 d達到標養(yǎng)強度95%的預養(yǎng)時間，然后根據(jù)圖1，找到該預養(yǎng)時間下，混凝土標養(yǎng)所達到的混凝土強度，就是該強度等級的混凝土在該溫度條件下的抗凍臨界強度。

負溫混凝土經不同預養(yǎng)溫度和時間后，標養(yǎng)到28 d混凝土抗壓強度見表5。

2.2.1 C30抗凍臨界強度分析

圖2,圖3分別為未加防凍劑和摻5%防凍劑的條件下，C30混凝土在不同低溫條件下、不同預養(yǎng)時間的28 d強度變化曲線關系。

表5 負溫混凝土經不同預養(yǎng)溫度

由圖2,圖3分析可得，在未添加防凍劑時，C30混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達到抗凍臨界強度的時間分別為28 h，33 h，36 h，對應圖1得,抗凍臨界強度分別為4.1 MPa，6.7 MPa，6.4 MPa；摻入5%防凍劑時，C30混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達到抗凍臨界強度的時間分別為24 h，31 h，33 h，抗凍臨界強度分別為4.5 MPa，6.6 MPa，7.4 MPa。

2.2.2 C40 抗凍臨界強度分析

圖4，圖5分別為未加防凍劑和摻5%防凍劑的條件下，C40混凝土在不同低溫條件下、不同預養(yǎng)時間的28 d強度變化曲線關系。

由圖4，圖5分析可得，在未摻入防凍劑時，C40混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達到抗凍臨界強度的時間分別為22 h，28 h，34 h，對應圖1可得抗凍臨界強度分別為5.4 MPa，8.2 MPa，10.7 MPa；摻入5%防凍劑時，C40混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達到抗凍臨界強度的時間分別為14 h，18 h，28 h，抗凍臨界強度分別為3.4 MPa，5.1 MPa，8.8 MPa。

2.2.3 C50抗凍臨界強度分析

圖6，圖7分別為未加防凍劑和摻5%防凍劑的條件下，C50混凝土在不同低溫條件下、不同預養(yǎng)時間的28 d強度變化曲線關系。

由圖6，圖7分析可得，在未摻入防凍劑時，C50混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達到抗凍臨界強度的時間分別為16 h，24 h，28 h，對應圖1可得抗凍臨界強度分別為5.2 MPa，11.8 MPa，15.3 MPa；摻入5%防凍劑時，C50混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達到抗凍臨界強度的時間分別為12 h，17 h，24 h，抗凍臨界強度分別為3.6 MPa，6.5 MPa，11.4 MPa。

3 結語

1)防凍劑能夠有效的加快早期水泥的水化反應，從而提高混凝土的早期強度。2)隨著溫度的降低，混凝土的抗凍臨界強度逐步降低，其時間逐步延長。3)防凍劑能夠有效的縮短不同等級混凝土達到抗凍臨界強度的時間，平均提高4 h～6 h；對抗凍臨界強度沒有明顯提高。

[1] 杜 森.負溫混凝土的抗凍臨界強度及其與耐久性的關系研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學,2013.

[2] 劉 宇.負溫混凝土抗凍臨界強度與微觀結構的研究[D].沈陽：沈陽建筑大學,2011.

[3] 楊英姿,王 政,高小建,等.負溫混凝土的受凍臨界強度及其耐久性[J].武漢理工大學學報,2009(2):37-41.

[4] 劉潤清.多因素影響下低溫混凝土抗凍臨界強度的研究[D].大連：大連理工大學,2011.

[5] 劉 行,李鐵鋒.不同減水劑類型對負溫混凝土早期抗凍臨界強度影響的機理研究[J].廣東建材,2012(11):35-37.

The test analysis on concrete performance under winter construction conditions

Wang Pixiang Li Jixing

(CivilEngineeringCollege,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

From the perspective of winter construction, combining with the practical situation of Heilongjiang long winter construction cycle, through the laboratory simulation winter construction conditions, got the growth rule of different concrete strength and the antifreeze critical strength of concrete under different temperature, and according to the concrete strength of standard curing different ages, calculated the time of concrete achieved antifreeze critical strength.

winter construction, concrete, antifreeze critical strength, temperature

1009-6825(2015)32-0100-03

2015-09-09

王丕祥(1969- )，男，副教授； 李吉興(1990- )，男，在讀碩士

TU528

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