尚志強(qiáng)

(燈塔市西馬峰鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心,遼寧 燈塔 111000)

受施工技術(shù)及自身性能等諸多因素影響,水工混凝土徐變、收縮很容易導(dǎo)致開裂破壞等工程風(fēng)險(xiǎn),為降低這種開裂破壞風(fēng)險(xiǎn)必須選用合適的混凝土配制和施工技術(shù)[1]。目前,我國(guó)有許多規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了混凝土徐變和干縮性能試驗(yàn)方法,對(duì)混凝土的徐變性能進(jìn)行檢驗(yàn)或?qū)Ρ葧r(shí)應(yīng)在28d齡期加載,為加快施工進(jìn)度實(shí)際工程中普遍存在加載時(shí)間提前的情況,并且因施工監(jiān)管不利可能存在標(biāo)養(yǎng)時(shí)間不足的問(wèn)題[2-6]。因此,有必要結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范要求和現(xiàn)場(chǎng)施工存在的養(yǎng)護(hù)、加載時(shí)間等問(wèn)題,研究揭示C60高強(qiáng)水工混凝土徐變及收縮性能受加載齡期以及養(yǎng)護(hù)制度的影響規(guī)律,旨在為低徐變高強(qiáng)度水工混凝土配制和推廣應(yīng)用提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 原材料

水泥:撫順大伙房水泥廠生產(chǎn)的P·O 42.5級(jí)水泥,3d、28d強(qiáng)度38.5MPa和57.1MPa,標(biāo)稠用水量26.4%,密度3.11g/cm3。

粉煤灰:大連華能電廠生產(chǎn)的國(guó)電II級(jí)灰,需水比96%,細(xì)度9.5%,燒失量2.72%,28d活性指數(shù)85%。

礦粉:瓦房店誠(chéng)遠(yuǎn)廠提供的S95礦粉,流動(dòng)度比100%,燒失量1.77%,7d、28d活性指數(shù)80%和97%。

骨料:細(xì)度模數(shù)2.7的河砂,含泥量0.7%,連續(xù)級(jí)配粒徑5～20mm的石灰?guī)r碎石,母巖強(qiáng)度133.6MPa,壓碎值15.3%。

外加劑:西卡540P型聚羧酸高效減水劑,減水率30%,固含量32%,拌和水選用當(dāng)?shù)刈詠?lái)水。

1.2 配制要求

根據(jù)設(shè)計(jì)要求,配制的水工混凝土7d、28d抗壓強(qiáng)度(力學(xué)性能)≥54MPa和70MPa,7d彈性模量≥3.0×103MPa,90d徐變度(徐變性能)≤30×10-6MPa-1。

1.3 試驗(yàn)方法

根據(jù)《水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中的方法測(cè)定各組試件的彈性模量和抗壓強(qiáng)度,徐變及干縮性能的測(cè)試方法如下:

1)不同養(yǎng)護(hù)齡期。參照現(xiàn)行試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定不同養(yǎng)護(hù)齡期試件的徐變及干縮性能:先將成型后標(biāo)養(yǎng)至不同齡期(3d、7d、10d)的試件移入徐變室再養(yǎng)護(hù)至28d,在徐變室養(yǎng)護(hù)到28d時(shí)控制加載應(yīng)力為40%的28d軸壓強(qiáng)度,測(cè)定加載1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d時(shí)的徐變值和收縮值,參照規(guī)范計(jì)算方法確定1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d的徐變度。

2)不同加載齡期。參照現(xiàn)行試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定不同加載齡期試件的徐變及干縮性能:先將成型后標(biāo)養(yǎng)3d、7d、10d后的試件移入徐變室,試件表面干燥后控制加載應(yīng)力為40%的28d軸壓強(qiáng)度,并以此為起始時(shí)間測(cè)定加載1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d時(shí)試件的收縮值和需編制,按照規(guī)定的公式計(jì)算1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d的徐變度,具體加載及養(yǎng)護(hù)方式如表1所示。

表1 加載與養(yǎng)護(hù)方式

1.4 試驗(yàn)配合比

依據(jù)《水工混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》設(shè)定濕表觀密度為2460kg/m3,控制水膠比0.3,砂率40%,膠材總量500kg/m3,外加劑用量2.5%,礦渣粉和粉煤灰摻量10%、15%。

2 結(jié)果與分析

2.1 力學(xué)性能

標(biāo)養(yǎng)條件下試驗(yàn)配制的試件7d彈性模量為3.51GPa,7d、28d強(qiáng)度分別為64.1MPa和75.7MPa,彈性模量及抗壓強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求,各配合比試件在不同養(yǎng)護(hù)方式下的軸壓強(qiáng)度如圖1所示。

(a)不同養(yǎng)護(hù)方式

(b)不同加載齡期圖1 軸壓強(qiáng)度

由圖1(a)可知,總齡期為28d的條件下,試件軸壓強(qiáng)度隨標(biāo)養(yǎng)時(shí)間的增加而提高,標(biāo)養(yǎng)時(shí)間從3d(B3g25)逐漸增加到7d(B7g21)時(shí)軸壓強(qiáng)度提高2.48%,標(biāo)養(yǎng)時(shí)間從7d(B7g21)增加到10d(B10g18)時(shí)軸壓強(qiáng)度提高1.66%。由圖1(b)可知,試件軸壓強(qiáng)度隨加載齡期的延長(zhǎng)而增加,軸壓強(qiáng)度從加載3d延長(zhǎng)到7d時(shí)提高26.68%,軸壓強(qiáng)度從加載7d延長(zhǎng)到10d時(shí)提高3.60%?？傮w上,試件軸壓強(qiáng)度在7d加載齡期內(nèi)呈快速發(fā)展趨勢(shì),之后逐漸趨于穩(wěn)定。

2.2 干燥收縮值

不同加載齡期及養(yǎng)護(hù)方式下試件的干燥收縮值變化特征如圖2所示。

(a)不同養(yǎng)護(hù)方式

(b)不同加載齡期圖2 干燥收縮值

由圖2可知,試件干燥收縮值受28d齡期內(nèi)不同標(biāo)養(yǎng)時(shí)間的影響程度大于加載齡期(初期試驗(yàn)齡期),標(biāo)養(yǎng)3d后(Et3)直接測(cè)定的90d干燥收縮值相比于先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d干燥收縮值增大309.09%,標(biāo)養(yǎng)7d后(Et7)直接測(cè)定的90d干燥收縮值相比于先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d干燥收縮值增大275.00%,標(biāo)養(yǎng)10d后(Et10)直接測(cè)定的90d干燥收縮值相比于先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d干燥收縮值增大215.91%。

試件干燥收縮值隨28d齡期內(nèi)標(biāo)養(yǎng)時(shí)間的變化而改變,各齡期測(cè)定的干燥收縮值隨標(biāo)養(yǎng)時(shí)間的減小而增大,先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d干燥收縮值相比于標(biāo)養(yǎng)10d再干燥養(yǎng)護(hù)18d(B10g18)測(cè)定的90d干燥收縮值增大15.79%,先標(biāo)養(yǎng)3d再干燥養(yǎng)護(hù)25d(B3g25)測(cè)定的90d干燥收縮值相比于標(biāo)養(yǎng)10d再干燥養(yǎng)護(hù)18d(B10g18)測(cè)定的90d干燥收縮值增大31.58%。

試件的干燥收縮值隨加載齡期(初期試驗(yàn)齡期)的提前而增大,標(biāo)養(yǎng)7d后(Et7)直接測(cè)定的90d干燥收縮值相比于標(biāo)養(yǎng)10d(Et10)后直接測(cè)定的90d干燥收縮值增大18.71%,標(biāo)養(yǎng)3d后(Et3)直接測(cè)定的90d干燥收縮值相比于標(biāo)養(yǎng)10d(Et10)后直接測(cè)定的90d干燥收縮值增大29.50%。

2.3 徐變度及應(yīng)變

1)徐變應(yīng)變。不同加載齡期及養(yǎng)護(hù)方式下的試件徐變應(yīng)變變化特征如圖3。由圖3可知,試件徐變應(yīng)變受28d齡期內(nèi)不同標(biāo)養(yǎng)時(shí)間的影響程度大于加載齡期(初期試驗(yàn)齡期),標(biāo)養(yǎng)3d后(Et3)直接測(cè)定的90d徐變應(yīng)變相比于先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d徐變應(yīng)變?cè)龃?00.00%,標(biāo)養(yǎng)7d后(Et7)直接測(cè)定的90d徐變應(yīng)變相比于先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d徐變應(yīng)變?cè)龃?9.47%,標(biāo)養(yǎng)10d后(Et10)直接測(cè)定的90d徐變應(yīng)變相比于先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d徐變應(yīng)變?cè)龃?7.89%。

(a)不同養(yǎng)護(hù)方式

(b)不同養(yǎng)護(hù)齡期圖3 徐變應(yīng)變

試件徐變應(yīng)變隨28d齡期內(nèi)標(biāo)養(yǎng)時(shí)間的變化而改變,各齡期測(cè)定的徐變應(yīng)變隨標(biāo)養(yǎng)時(shí)間的減小而增大,先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d徐變應(yīng)變相比于標(biāo)養(yǎng)10d再干燥養(yǎng)護(hù)18d(B10g18)測(cè)定的90d徐變應(yīng)變?cè)龃?2.50%,先標(biāo)養(yǎng)3d再干燥養(yǎng)護(hù)25d(B3g25)測(cè)定的90d徐變應(yīng)變相比于標(biāo)養(yǎng)10d再干燥養(yǎng)護(hù)18d(B10g18)測(cè)定的90d徐變應(yīng)變?cè)龃?7.50%。

試件的徐變應(yīng)變隨加載齡期(初期試驗(yàn)齡期)的提前而增大,標(biāo)養(yǎng)7d后(Et7)直接測(cè)定的90d徐變應(yīng)變相比于標(biāo)養(yǎng)10d(Et10)后直接測(cè)定的90d徐變應(yīng)變?cè)龃?8.33%,標(biāo)養(yǎng)3d后(Et3)直接測(cè)定的90d徐變應(yīng)變相比于標(biāo)養(yǎng)10d(Et10)后直接測(cè)定的90d徐變應(yīng)變?cè)龃?6.67%。

2)徐變度。不同加載齡期及養(yǎng)護(hù)方式下的試件徐變度變化特征如圖4所示。

(a)不同養(yǎng)護(hù)方式

(b)不同養(yǎng)護(hù)齡期圖4 徐變度

由圖4可知,試件徐變度受28d齡期內(nèi)不同標(biāo)養(yǎng)時(shí)間的影響程度大于加載齡期(初期試驗(yàn)齡期),標(biāo)養(yǎng)3d后(Et3)直接測(cè)定的90d徐變度相比于先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d徐變度增大110.48%,標(biāo)養(yǎng)7d后(Et7)直接測(cè)定的90d徐變度相比于先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d徐變度增大65.71%,標(biāo)養(yǎng)10d后(Et10)直接測(cè)定的90d徐變度相比于先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d徐變度增大50.48%。

試件徐變度隨28d齡期內(nèi)標(biāo)養(yǎng)時(shí)間的變化而變化,總體上隨標(biāo)養(yǎng)時(shí)間的減小測(cè)定的試件各齡期徐變度均逐漸增大,先標(biāo)養(yǎng)7d再干燥養(yǎng)護(hù)21d(B7g21)測(cè)定的90d徐變度相比于標(biāo)養(yǎng)10d再干燥養(yǎng)護(hù)18d(B10g18)測(cè)定的90d徐變度增大5.00%,先標(biāo)養(yǎng)3d再干燥養(yǎng)護(hù)25d(B3g25)測(cè)定的90d徐變度相比于標(biāo)養(yǎng)10d再干燥養(yǎng)護(hù)18d(B10g18)測(cè)定的90d徐變度增大35.00%。

試件的徐變度隨加載齡期(初期試驗(yàn)齡期)的提前而增大,標(biāo)養(yǎng)7d后(Et7)直接測(cè)定的90d徐變度相比于標(biāo)養(yǎng)10d(Et10)后直接測(cè)定的90d徐變度增大5.06%,標(biāo)養(yǎng)3d后(Et3)直接測(cè)定的90d徐變度相比于標(biāo)養(yǎng)10d(Et10)后直接測(cè)定的90d徐變度增大36.08%。根據(jù)徐變度受加載齡期(初期試驗(yàn)齡期)的影響趨勢(shì)可知,水工混凝土徐變度受成型7d內(nèi)即較早齡期的影響更顯著[8-11]。

3 結(jié) 論

1)低收縮高強(qiáng)度水工混凝土的徐變及干縮性能受加載齡期和養(yǎng)護(hù)方式的影響顯著,成型10d內(nèi)直接加載測(cè)定的試件徐變值和干縮值高于養(yǎng)護(hù)28d后測(cè)定的數(shù)據(jù)。在28d齡期內(nèi),水工混凝土徐變及干縮性能隨標(biāo)養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而減小。

2)養(yǎng)護(hù)10d以后,加載齡期越早水工混凝土的徐變、干縮試驗(yàn)結(jié)果受加載齡期的影響越顯著,實(shí)際工程中應(yīng)充分考慮具體養(yǎng)護(hù)方式及加載齡期合理確定水工混凝土的徐變和干縮性能。