馮寶君

(葫蘆島市綏中縣水利建筑工程公司，遼寧 葫蘆島 125200)

0 引 言

實(shí)踐表明，養(yǎng)護(hù)條件、澆筑成型方法、配合比設(shè)計、原材料等因素均會影響混凝土質(zhì)量，其中風(fēng)速、濕度及溫度等養(yǎng)護(hù)條件在很大程度上決定了混凝土的性能[1-4]。國內(nèi)外學(xué)者研究養(yǎng)護(hù)方法時主要是控制濕度、溫度等單一變量探討不同因素對混凝土的影響，如Verbeck等提出高溫環(huán)境中能夠形成一層覆蓋于水泥顆粒表層的水膜，抑制水分向內(nèi)部的遷移，這在一定程度上降低了后期水泥水化程度；Basham等指出高溫養(yǎng)護(hù)使得早期混凝土強(qiáng)度快速增長，但隨著時間的推移強(qiáng)度增長率明顯下降[5-6]。

混凝土養(yǎng)護(hù)的主要控制因素有風(fēng)速、濕度及溫度等，考慮到自然環(huán)境的隨機(jī)性和復(fù)雜性特征，這些因素交互作用在不同程度上影響著混凝土性能[7-8]。目前，關(guān)于多因素綜合作用下的混凝土強(qiáng)度和耐久性評價研究還鮮有報道。鑒于此，文章通過試驗研究探討了低濕高溫養(yǎng)護(hù)對混凝土力學(xué)性能及其耐久性的影響。

1 研究方法

1.1 原材料

1)水泥：試驗選用“渤海牌”、“烽火牌”P·O42.5級普通硅酸鹽水泥，各項性能均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，檢測結(jié)果見表1。

表1 水泥性能檢測結(jié)果

2)粉煤灰：綏中發(fā)電有限責(zé)任公司生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰，經(jīng)試驗檢測各指標(biāo)達(dá)到Ⅱ級標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)果見表2。

3)粗、細(xì)骨料：綏中縣中游范家鄉(xiāng)趙家店甸村區(qū)狗河的天然粗細(xì)骨料，經(jīng)檢測粗細(xì)骨料各項指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，見表3。

表2 粉煤灰性能

表3 河砂、卵石試驗檢測結(jié)果

4)外加劑：所選用的外加劑具有減水、引氣、緩凝、抗裂等功能，外加劑為引氣減水劑，經(jīng)檢測各項指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗結(jié)果見表4。

表4 外加劑試驗檢測結(jié)果

1.2 試驗方法

根據(jù)試驗?zāi)康暮驮O(shè)計規(guī)范確定試驗配合比，見表5。試驗設(shè)計自然和標(biāo)準(zhǔn)兩種養(yǎng)護(hù)條件，其中自然養(yǎng)護(hù)下的濕度、溫度見表6，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下的相對濕度≥95%、控制溫度(20±2)℃。然后依據(jù)《水工混凝土試驗規(guī)程》規(guī)定的方法配置、拌合、成型混凝土試件，并測定各組試件的抗凍、抗?jié)B、極限拉伸值、軸拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度等性能。

表5 試驗配合比

表6 自然養(yǎng)護(hù)(低濕高溫)環(huán)境

2 結(jié)果與分析

2.1 混凝土強(qiáng)度

試驗檢測混凝土軸拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，見表7。由表7可知，自然養(yǎng)護(hù)(低濕高溫)濕度低于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)要求且溫度明顯高于標(biāo)準(zhǔn)條件，早期混凝土強(qiáng)度快速增長，較標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下3d、7d早期抗壓強(qiáng)度自然養(yǎng)護(hù)的同齡期抗壓強(qiáng)度較高，隨著時間的推移后期強(qiáng)度增長放緩，28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和自然養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度基本相同，但標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的60d抗壓強(qiáng)度要高于自然養(yǎng)護(hù)，由此表明混凝土后期強(qiáng)度發(fā)展在一定程度上受到低濕高溫自然養(yǎng)護(hù)環(huán)境的限制。

骨料與水泥漿的膠結(jié)能力及水泥漿的抗拉能力組成了混凝土的軸拉強(qiáng)度，該數(shù)值反映了混凝土抵抗約束變形能力，拉壓比可用于衡量混凝土的韌性。從表6可以看出，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的混凝土28d軸拉強(qiáng)度均高于自然養(yǎng)護(hù)?；炷了涠容^小時，低濕高溫養(yǎng)護(hù)下的混凝土拉壓略低于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件，而混凝土塌落度較大時則明顯低于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時間，這表明加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)有利于提高混凝土尤其是大塌落度混凝土的韌性。

2.2 極限拉伸值

極限拉伸值是指混凝土軸心受拉時的最大拉伸應(yīng)變，該數(shù)值越大則其抵抗開裂的能力就越強(qiáng)，試驗檢測值見表8。由表8可知，隨養(yǎng)護(hù)齡期的增加混凝土極限拉伸值不斷增大；在其它條件相同時自然養(yǎng)護(hù)<標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的極限拉伸值，由此表明低濕養(yǎng)護(hù)環(huán)境在一定程度上降低了混凝土抵抗開裂的能力，其耐久性有所下降[9-11]。

表7 混凝土軸拉、抗壓強(qiáng)度和拉壓比

表8 極限拉伸值

2.3 抗?jié)B性與抗凍性

實(shí)踐表明，侵蝕性介質(zhì)或水分的侵入是造成混凝土耐久性變差、質(zhì)量劣化的重要因素，抗?jié)B性反映了混凝土抵抗壓力水滲透的性能，故被認(rèn)為耐久性評價的重要參數(shù)。運(yùn)行過程中，我國華北、西北和東北地區(qū)水工建筑物面臨著不同程度的凍融破壞作用，對于渡槽、水閘等水工構(gòu)筑物凍融破壞問題更為普遍，研究混凝土抗凍性對于改善其耐久性具有重要意義?；炷量?jié)B性和抗凍性試驗檢測見表8[12-14]。

表8 抗?jié)B、抗凍試驗結(jié)果

由表8可知，低濕高溫自然養(yǎng)護(hù)下的混凝土滲透系數(shù)明顯高于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件，自然養(yǎng)護(hù)的滲透等級較低；對比分析S-1、S-2、S-3試驗結(jié)果，結(jié)果顯示混凝土強(qiáng)度等級越低則自然養(yǎng)護(hù)對抗?jié)B性影響越大。自然養(yǎng)護(hù)下的抗凍等級(F200)低于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)(F250)，結(jié)合不同凍融循環(huán)作用下的抗壓和劈裂強(qiáng)度保留值，混凝土強(qiáng)度隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加明顯下降[9-14]。例如，自然養(yǎng)護(hù)下凍融循環(huán)達(dá)到200次時，S-1、S-2、S3試件從67.0MPa、39.6MPa、29.0MPa快速減小到19.8MPa、15.0MPa、9.6MPa，僅為初始強(qiáng)度的29.6%、37.9%、33.1%；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下凍融循環(huán)達(dá)到200次時，S-1、S-2、S3試件從67.5MPa、68.5MPa、31.1MPa快速減小到44.0MPa、29.7MPa、14.1MPa，僅為初始強(qiáng)度的65.2%、77.1%、45.3%?？傮w而言，低濕高溫自然養(yǎng)護(hù)降低了混凝土抗凍等級，增大了混凝土凍融破壞后的劈拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度損失。

3 結(jié) 論

1)低濕高溫自然養(yǎng)護(hù)與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)相比，混凝土早期強(qiáng)度快速增長，但后期軸拉與抗壓強(qiáng)度均<標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件；混凝土特別是大坍落度混凝土韌性受養(yǎng)護(hù)條件的影響顯著，大塌落度混凝土在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下的韌性明顯高于同齡期自然養(yǎng)護(hù)條件。

2)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)下的各齡期混凝土極限拉伸值均高于自然養(yǎng)護(hù)，并且其抗凍等級、抗?jié)B等級均高于自然養(yǎng)護(hù)，表明加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)有利于改善混凝土耐久性。此外，混凝土強(qiáng)度等級越低則自然養(yǎng)護(hù)對抗?jié)B性影響越大。

3)凍融破壞在不同程度上降低了混凝土的劈拉和抗壓強(qiáng)度，凍融次數(shù)越大則混凝土強(qiáng)度下降越明顯；低濕高溫自然養(yǎng)護(hù)降低了混凝土抗凍等級，增大了混凝土凍融破壞后的劈拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度損失。