聶學(xué)富

（滁州學(xué)院后勤管理與基建處，安徽 滁州 239000）

0 引 言

隨著建筑工業(yè)化的發(fā)展，裝配式建筑已經(jīng)得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用[1,2]。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件間一般采用鋼筋套筒灌漿方式進(jìn)行連接，利用套筒灌漿料將不同構(gòu)件間的鋼筋和套筒連接為整體[3]。由于我國(guó)地域遼闊，不同地區(qū)氣候差異較大，在整個(gè)北方及西北高原地區(qū)，每年會(huì)長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)歷低溫及負(fù)溫氣候條件，例如黑龍江地區(qū)每年滿足正常施工的時(shí)間僅有4 個(gè)月，青藏高原年平均氣溫為-4-6.9℃[4]。低負(fù)溫環(huán)境會(huì)嚴(yán)重影響灌漿料的水化并最終影響灌漿料的性能[5-7]。確保套筒灌漿料在低負(fù)溫環(huán)境下的性能，尤其是強(qiáng)度發(fā)展，對(duì)于整個(gè)裝配式結(jié)構(gòu)的安全和耐久性能至關(guān)重要[8]。

根據(jù)對(duì)混凝土材料的研究發(fā)現(xiàn)，在低負(fù)溫環(huán)境中，環(huán)境溫度會(huì)明顯影響材料強(qiáng)度的發(fā)展[9,10]。但如果混凝土材料受低負(fù)溫環(huán)境影響前而具備一定的早期強(qiáng)度，則有利于混凝土材料在低負(fù)溫環(huán)境中繼續(xù)發(fā)展其強(qiáng)度[11]。但目前針對(duì)灌漿料早期強(qiáng)度對(duì)其在低負(fù)溫環(huán)境下強(qiáng)度發(fā)展的影響研究還較少。

1 試驗(yàn)方案及過(guò)程

1.1 試驗(yàn)方案

為了研究不同低負(fù)溫環(huán)境下不同早期強(qiáng)度對(duì)套筒灌漿料抗壓和抗折強(qiáng)度的影響，共設(shè)置了3 個(gè)不同的低負(fù)溫，溫度分別為5℃、0℃和-5℃。為了使灌漿料試樣產(chǎn)生不同的早期強(qiáng)度，試樣澆筑后首先置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)，預(yù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間分別設(shè)為0d、0.5d、1d、2d、3d 和5d，使之產(chǎn)生不同的早期強(qiáng)度，然后再轉(zhuǎn)移至不同低負(fù)溫環(huán)境中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，并在養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到7d、14d 和28d 時(shí)測(cè)其抗壓和抗折強(qiáng)度。

1.2 試驗(yàn)材料及過(guò)程

試驗(yàn)過(guò)程中，為了配制灌漿料，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況，利用水泥、河砂和水為原材料配制灌漿料，采用的配合比為水泥∶河砂∶水=1∶1∶0.5。按比例稱取各原材料進(jìn)行攪拌均勻，然后澆筑到試樣模具中，模具尺寸為40mm×40mm×160mm。首先置于養(yǎng)護(hù)箱中在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行預(yù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)至預(yù)定齡期（0d、0.5d、1d、2d、3d 和5d）后，轉(zhuǎn)移至不同低負(fù)溫環(huán)境。低負(fù)溫環(huán)境采用環(huán)境溫度箱形成，溫度分別設(shè)置為5℃、0℃和-5℃。然后繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至不同齡期（7d、14d 和28d），利用抗壓抗折試驗(yàn)機(jī)測(cè)得試樣的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 早期強(qiáng)度分析

對(duì)不同預(yù)養(yǎng)護(hù)齡期的試樣進(jìn)行抗壓抗折試驗(yàn)，得到不同試樣的早期強(qiáng)度，結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同預(yù)養(yǎng)護(hù)齡期灌漿料早期強(qiáng)度

由圖1 可以看出，灌漿料試樣經(jīng)過(guò)不同時(shí)間的預(yù)養(yǎng)護(hù)，產(chǎn)生了不同大小的抗壓和抗折強(qiáng)度。試樣預(yù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)生的早期抗壓強(qiáng)度和早期抗折強(qiáng)度越大。其中，試樣預(yù)養(yǎng)護(hù)齡期為0d 時(shí)，即試樣未經(jīng)過(guò)預(yù)養(yǎng)護(hù)而一直處于低負(fù)溫環(huán)境中，試樣的早期抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度最小且均為0MPa；當(dāng)預(yù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到5d 后，試樣的早期抗壓和抗折強(qiáng)度最大，分別為7.28MPa和2.51MPa。

2.2 早期強(qiáng)度對(duì)抗壓強(qiáng)度影響分析

將不同早期強(qiáng)度的試樣分別轉(zhuǎn)移至低負(fù)溫環(huán)境（5℃、0℃、-5℃）中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)齡期分別達(dá)到7d、14d和28d時(shí)，測(cè)試試樣的抗壓和抗折強(qiáng)度，結(jié)果如圖2—圖4所示。

圖2 5℃養(yǎng)護(hù)灌漿料抗壓強(qiáng)度柱狀圖

由圖2 可以看出，在5℃養(yǎng)護(hù)溫度條件下，隨養(yǎng)護(hù)齡期增加，各試樣的抗壓強(qiáng)度均在逐漸增長(zhǎng)；試樣早期強(qiáng)度越大，在養(yǎng)護(hù)至各齡期時(shí)試樣的抗壓強(qiáng)度越大。當(dāng)養(yǎng)護(hù)至7d 時(shí)，預(yù)養(yǎng)護(hù)5d 試樣的抗壓強(qiáng)度最大為9.88MPa，預(yù)養(yǎng)護(hù)0d 試樣的抗壓強(qiáng)度最小為7.31MPa，最大值為最小值的1.35 倍。隨著養(yǎng)護(hù)齡期繼續(xù)增加至28d，預(yù)養(yǎng)護(hù)0d 試樣的抗壓強(qiáng)度依然最小為8.35MPa，預(yù)養(yǎng)護(hù)5d 試樣的抗壓強(qiáng)度最大為11.52MPa，最大值為最小值的1.38倍。

由圖3 可知，當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為0℃時(shí)，不同早期強(qiáng)度試樣的抗壓強(qiáng)度隨養(yǎng)護(hù)齡期增加而逐漸增長(zhǎng)；同時(shí)可以看出在不同養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)，均呈現(xiàn)出早期強(qiáng)度越大試樣的抗壓強(qiáng)度越大的規(guī)律。養(yǎng)護(hù)齡期從7d增加至28d 過(guò)程中，預(yù)養(yǎng)護(hù)0d 試樣的抗壓強(qiáng)度從5.75MPa 增加至7.34MPa，預(yù)養(yǎng)護(hù)5d 試樣的抗壓強(qiáng)度從9.76MPa 增加至10.87MPa。當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期為7d時(shí)，預(yù)養(yǎng)護(hù)5d 試樣的抗壓強(qiáng)度為預(yù)養(yǎng)護(hù)0d 試樣抗壓強(qiáng)度的1.70倍，當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期增加至28d時(shí)，該值為1.48倍。

圖3 0℃養(yǎng)護(hù)灌漿料抗壓強(qiáng)度柱狀圖

當(dāng)養(yǎng)護(hù)溫度為-5℃時(shí)，由圖4可以看出，相對(duì)比養(yǎng)護(hù)溫度為5℃和0℃的養(yǎng)護(hù)溫度，試樣抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)相似的規(guī)律，但由于養(yǎng)護(hù)溫度較低，相同齡期下試樣的抗壓強(qiáng)度整體偏低。養(yǎng)護(hù)齡期從7d 增加至28d過(guò)程中，恒低負(fù)溫養(yǎng)護(hù)試樣抗壓強(qiáng)度從2.65MPa增加至4.22MPa，預(yù)養(yǎng)護(hù)5d 試樣的抗壓強(qiáng)度從7.56MPa增加至7.93MPa。當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期從7d增長(zhǎng)為28d 時(shí)，預(yù)養(yǎng)護(hù)5d 試樣的抗壓強(qiáng)度與預(yù)養(yǎng)護(hù)0d 試樣抗壓強(qiáng)度的比值從2.85倍變?yōu)?.88倍。

圖4 -5℃養(yǎng)護(hù)灌漿料抗壓強(qiáng)度柱狀圖

由圖2、圖3、圖4 分析可知，不同早期強(qiáng)度灌漿料在5℃、0℃和-5℃養(yǎng)護(hù)條件下，隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加，試樣的抗壓強(qiáng)度均會(huì)逐漸增加。且養(yǎng)護(hù)溫度越高，試樣所獲得的抗壓強(qiáng)度越大，在相同齡期條件下-5℃養(yǎng)護(hù)溫度時(shí)試樣的抗壓強(qiáng)度明顯小于5℃和0℃養(yǎng)護(hù)溫度。在相同養(yǎng)護(hù)溫度和相同養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)，早期強(qiáng)度越大的試樣，其所達(dá)到的抗壓強(qiáng)度越大。并且根據(jù)不同養(yǎng)護(hù)溫度下，預(yù)養(yǎng)護(hù)0d和預(yù)養(yǎng)護(hù)5d 試樣的抗壓強(qiáng)度關(guān)系發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)護(hù)溫度越低，不同早期強(qiáng)度試樣間的差值越大，說(shuō)明養(yǎng)護(hù)溫度越低，早期強(qiáng)度對(duì)抗壓強(qiáng)度的發(fā)展影響越大，較高的早期強(qiáng)度有利于灌漿料強(qiáng)度在低負(fù)溫環(huán)境下的發(fā)展。

2.3 早期強(qiáng)度對(duì)抗折強(qiáng)度影響分析

將不同早期強(qiáng)度的試樣置于5℃、0℃和-5℃養(yǎng)護(hù)環(huán)境中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，齡期養(yǎng)護(hù)至7d、14d 和28d 時(shí)分別測(cè)其抗折強(qiáng)度，結(jié)果如圖5—圖7所示。

圖5 5℃養(yǎng)護(hù)灌漿料抗折強(qiáng)度柱狀圖

由圖5可知，5℃養(yǎng)護(hù)溫度下，在相同齡期，試樣的早期強(qiáng)度越大，試樣所達(dá)到的抗折強(qiáng)度越大。預(yù)養(yǎng)護(hù)0d 試樣的抗折強(qiáng)度最小，隨養(yǎng)護(hù)齡期增加，試樣抗折強(qiáng)度從2.27MPa增加到3.2MPa；預(yù)養(yǎng)護(hù)5d試樣的抗折強(qiáng)度最大，隨養(yǎng)護(hù)齡期增加，試樣抗折強(qiáng)度從5.13MPa 增加到5.4MPa。在養(yǎng)護(hù)齡期從7d 增長(zhǎng)至28d 時(shí)，抗折強(qiáng)度最大值和最小值的比值由2.26倍變化為1.69倍。

由圖6 可知，在0℃溫度養(yǎng)護(hù)條件下，試樣抗折強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)逐漸增加，但試樣整體抗折強(qiáng)度較5℃時(shí)明顯偏低。養(yǎng)護(hù)7d 時(shí)，恒低負(fù)溫養(yǎng)護(hù)試樣抗折強(qiáng)度最低為2.05MPa，預(yù)養(yǎng)護(hù)5d 試樣抗折強(qiáng)度最大為4.06MPa，為最小抗折強(qiáng)度的1.98 倍。養(yǎng)護(hù)齡期28d 時(shí)，恒低負(fù)溫養(yǎng)護(hù)試樣抗折強(qiáng)度最小為2.91MPa，預(yù)養(yǎng)護(hù)5d 試樣抗折強(qiáng)度最大為4.34MPa，為最小值的1.49倍。

圖6 0℃養(yǎng)護(hù)灌漿料抗折強(qiáng)度柱狀圖

由圖7可以看出，養(yǎng)護(hù)溫度為-5℃時(shí)，試樣整體抗折強(qiáng)度比5℃養(yǎng)護(hù)時(shí)低，且與0℃時(shí)相差不大。當(dāng)養(yǎng)護(hù)齡期7d時(shí)，恒低負(fù)溫養(yǎng)護(hù)試樣抗折強(qiáng)度最低為1.84MPa，預(yù)養(yǎng)護(hù)5d 試樣抗折強(qiáng)度最大為3.94MPa，為最小強(qiáng)度的2.14 倍。養(yǎng)護(hù)齡期為28d 時(shí)，恒低負(fù)溫養(yǎng)護(hù)試樣抗折強(qiáng)度增長(zhǎng)為2.87MPa，預(yù)養(yǎng)護(hù)5d 試樣抗折強(qiáng)度增長(zhǎng)為4.18MPa，為預(yù)養(yǎng)護(hù)0d 試樣抗折強(qiáng)度的1.46倍。

圖7 -5℃養(yǎng)護(hù)灌漿料抗折強(qiáng)度柱狀圖

由圖5、圖6、圖7 可知，在不同養(yǎng)護(hù)溫度下，灌漿料試樣的抗折強(qiáng)度均隨齡期的增長(zhǎng)而增加，但5℃時(shí)增加比較明顯，0℃和-5℃時(shí)明顯增長(zhǎng)緩慢。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，試樣早期強(qiáng)度越大，在相同養(yǎng)護(hù)溫度和養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)，試樣所達(dá)到的抗折強(qiáng)度越大。說(shuō)明試樣早期強(qiáng)度的存在，明顯有利于其在低負(fù)溫環(huán)境下抗折強(qiáng)度的增長(zhǎng)，且早期強(qiáng)度越大，試樣后期所能夠達(dá)到的強(qiáng)度越大。在同一溫度下，隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增加，抗折強(qiáng)度最大值與最小值間的差距在逐漸減小。

3 結(jié) 論

1.在不同低負(fù)溫環(huán)境下，套筒灌漿料試樣隨齡期的增長(zhǎng)，抗壓和抗折強(qiáng)度均逐漸增加。對(duì)于抗壓強(qiáng)度，-5℃養(yǎng)護(hù)溫度時(shí)，其強(qiáng)度明顯低于5℃和0℃養(yǎng)護(hù)條件；對(duì)于抗折強(qiáng)度，0℃和-5℃養(yǎng)護(hù)時(shí)強(qiáng)度相差不大且明顯低于5℃養(yǎng)護(hù)條件。

2.對(duì)于抗壓強(qiáng)度，在相同的養(yǎng)護(hù)溫度和養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)，早期抗壓強(qiáng)度越大，試樣最終獲得的抗壓強(qiáng)度也就越大。同時(shí)，養(yǎng)護(hù)溫度越低，早期強(qiáng)度對(duì)后期強(qiáng)度增長(zhǎng)產(chǎn)生的影響越明顯。

3.對(duì)于抗折強(qiáng)度，在相同的養(yǎng)護(hù)溫度和養(yǎng)護(hù)齡期時(shí)，早期抗折強(qiáng)度越大，試樣最終獲得的抗折強(qiáng)度也就越大。但同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在同一低負(fù)溫環(huán)境下，隨養(yǎng)護(hù)齡期的增加，試樣抗折強(qiáng)度最大值與最小值間的差距在逐漸減小。