(1.西華大學(xué) 四川 成都 610031；2.攀枝花學(xué)院 四川 攀枝花 617000)

引言

攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦冶煉時產(chǎn)生的高爐熔渣在空氣中熱潑或自然冷卻形成一種致密礦渣，即高鈦型高爐渣[1]，通過加工制作混凝土粗細骨料，在建筑工程、橋梁工程中得到廣泛應(yīng)用影用。高鈦型高爐渣混凝土強度的因素非常多，試驗條件就是非常重要的影響因素，對混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命產(chǎn)生直接影響。PAUL等[2,3]認(rèn)為,高溫養(yǎng)護時,生成的致密薄膜覆蓋在水泥顆粒表面阻止了水分進入,使后期的水化反應(yīng)程度降低。本文通過對不同環(huán)境溫度，不同養(yǎng)護條件和不同加載速率下高鈦型高爐渣混凝土強度的影響進行分析。

一、環(huán)境溫度對高鈦型高爐渣混凝土強度的影響

(一)高溫對高鈦型高爐渣混凝土強度的影響

環(huán)境溫度對高鈦型高爐渣混凝土需水量的影響如圖1-1，高鈦型高爐渣混凝土在塌落度為100mm、最大粒徑為31.5mm時，溫度每升高5℃，每立方米高鈦型高爐渣混凝土將增添5.2kg水。試驗表明：對于抗壓強度為35MPa的高鈦型高爐渣混凝土，當(dāng)溫度從20℃升到30℃，為了保持坍落度不變而增加用水量，抗壓強度將損失大約2.5MPa。

環(huán)境溫度對抗壓強度的影響如圖1-2，在養(yǎng)護齡期為1天時，抗壓強度隨溫度的升高而增大；在養(yǎng)護齡期為28天時，溫度升高時抗壓強度反而減小。由于攀枝花氣溫好使水分的蒸發(fā)加速，高鈦型高爐渣混凝土內(nèi)部發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)的水分減少，使水泥的水化速率降低，導(dǎo)致抗壓強度降低[4]。

(二)低溫對高鈦型高爐渣混凝土強度的影響

在10℃以下的低溫環(huán)境下，新拌合的高鈦型高爐渣混凝土內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)緩慢，當(dāng)溫度接近冰點時，一部分水結(jié)冰，逐漸由液相變?yōu)楣滔?，使體積發(fā)生約10%的膨脹，同時產(chǎn)生約240MPa的凍脹應(yīng)力。高鈦型高爐渣混凝土內(nèi)部水結(jié)冰后，冰凍結(jié)在鋼筋和高鈦型高爐渣粗骨料表面，鋼筋和高鈦型高爐渣粗骨料與水泥砂漿的有效接觸面積減少，導(dǎo)致水化反應(yīng)不能充分進行，強度發(fā)展停滯[5，6]。

二、養(yǎng)護條件對高鈦型高爐渣混凝土強度的影響

混凝土養(yǎng)護是以保持混凝土內(nèi)部水分為目的，使水泥發(fā)生充分的水化反應(yīng)，混凝土抗壓強度得到充分的發(fā)展。高鈦型高爐渣混凝土的養(yǎng)護時間越長，水泥的水化反應(yīng)就越完全，高鈦型高爐渣混凝土抗壓強度越高[7]。

(一)養(yǎng)護溫度對抗壓強度的影響

養(yǎng)護溫度對抗壓強度的影響如圖2得出：在養(yǎng)護齡期的前3天，高溫條件下的抗壓強度高于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的抗壓強度，7天后標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的抗壓強度反而高于高溫養(yǎng)護的抗壓強度，出現(xiàn)了高溫負(fù)效應(yīng)；養(yǎng)護溫度在4℃時高鈦型高爐渣混凝土抗壓強度比在21℃和38℃的養(yǎng)護溫度約低[8,9]。伴隨著養(yǎng)護溫度的逐步上升，水化反應(yīng)速率加快，其產(chǎn)物不均勻分布，大量累積在高鈦渣碎石的附近，形成較大的結(jié)晶體，生成的高鈦型高爐渣混凝土疏松多孔，從而使其后期強度減小[10-12]。

如果以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護溫度20℃的強度為基準(zhǔn)計算強度變化百分率，大部分高鈦型高爐渣混凝土強度變化百分率都超過10℃。因此，有必要將高鈦型高爐渣混凝土試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護溫度控制水平提高，縮小溫度波動范圍，提高混凝土試驗技術(shù)水平。

(二)不同濕養(yǎng)護時間對混凝土抗壓強度發(fā)展的影響

不同濕養(yǎng)護時間對高鈦型高爐渣混凝土抗壓強度發(fā)展的影響如圖3,通過對3天、7天、14天、28天后置于空氣中和連續(xù)濕養(yǎng)護條件下抗壓強度的對比，得出28天濕養(yǎng)護后置于空氣中的試塊抗壓強度增長率最大，且最終抗壓強度也最大，此結(jié)論說明了混凝土試塊的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護時間為28天的合理性。因為水泥的水化反應(yīng)是一個緩慢的過程，混凝土強度的形成需要一定的養(yǎng)護時間，所以一般情況下隨時間的增長而增長。圖3還得出：混凝土在濕養(yǎng)護的條件下，7天基本可以達到置于空氣中28天的強度，14天基本可以達到置于空氣中28天強度的2.8倍左右。高鈦型高爐渣混凝土強度的形成主要在養(yǎng)護的前7天增長特別快，其中在1天時水化反應(yīng)的速率最快，后期強度的增長緩慢。

三、不同加載速率對混凝土強度的影響

通過不同的加載速率對比，如果加載速率高于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的速率，則測量值只能達到正常值的80%左右，因為測試試塊時加載速率過快，對試件會有一個沖擊荷載，屬于動荷載，使測量值會偏大。如果加載速率超過了混凝土裂紋擴展的速率，則測量值低于正常值。加載速率過慢，測量值與正常值相相差不大，加載速率過快，測量值偏大。

四、結(jié)論

(1)試驗條件對高鈦型高爐渣混凝土強度影響較大。高溫環(huán)境有利于高鈦型高爐渣混凝土早期抗壓強度的提高，但不利于后期強度的提高，出現(xiàn)高溫負(fù)效應(yīng)；低溫環(huán)境水泥水化反應(yīng)受到抑制高鈦型高爐渣混凝土抗壓強度的增長較慢。

(2)在同等條件下，高鈦型高爐渣混凝土標(biāo)準(zhǔn)立方體試件比普通混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件的抗壓強度高。

(3)早期養(yǎng)護對高鈦型高爐渣混凝土各項性能形成至關(guān)重要，同時需保持適宜的濕度和溫度。