混凝土條件溫升試驗的提出與應用

摘 要：混凝土條件溫升試驗是在達不到混凝土絕熱溫升試驗條件時，利用保溫隔熱設備提供較穩定的外部環境，盡量減小混凝土試件與外界發生熱交換的類絕熱溫升試驗；條件溫升試驗無需專門設備，經濟簡便。以某大體積砼工程為背景，進行了一次條件溫升試驗，優選出了用于大體積砼的低溫升值配合比，驗證了條件溫升試驗的實用性。

關鍵詞：混凝土；條件溫升試驗；大體積砼

1 混凝土絕熱溫升試驗

混凝土絕熱溫升試驗是在絕熱條件下，測定混凝土在水化過程中的溫度變化及最高溫升值的試驗。絕熱溫升試驗要求苛刻，要求膠凝材料水化產生熱量不與外界發生熱交換，且要求絕熱室內溫度跟蹤試件中心溫度相差不超過±0.1℃。混凝土絕熱溫升試驗一般要求專門的設備，一般應用在科學研究領域。對于具體的工程應用，采用專門絕熱溫升試驗設備是不經濟的，且是不必要的，采用自治設備，在外界環境基本穩定，盡量減小混凝土試件與外界發生熱交換的條件溫升試驗即可滿足工程應用需要。

2 混凝土條件溫升試驗的提出

條件溫升試驗是一種類絕熱溫升試驗，其需無專門設備，是利用一定的保溫隔熱設備盡量減小混凝土試件與外界發生熱交換的溫升試驗。條件溫升試驗之前應設定試驗條件（詳見3.2節），使得試件均在基本相同的試驗條件下完成。條件溫升試驗經濟簡便，在工程實踐中應用方便。

對大體積砼工程而言，混凝土的水化溫升值對混凝土施工溫度控制和溫度裂縫控制影響重大，水化溫升值較高的混凝土不宜用于大體積砼。因此，大體積砼施工前應優選原材料及配合比，在滿足經濟性、實用性、足夠的強度等要求下，選用水化熱溫升值低，提高混凝土抗裂性能，減小出現溫度裂縫的可能性，以保證混凝土的耐久性。條件溫升試驗為大體積砼優選低溫升值配合比提供了簡便方法。

3 條件溫升試驗的工程應用

某大體積砼工程采用C30混凝土，經初步篩選確定了較優的三組配合比（水泥型號不同、粉煤灰性能相同、外加劑種類相同、集料性能及拌合用水相關指標相同）作為施工備選，如表1所示。通過混凝土條件溫升試驗，對比分析三組配比混凝土的早期水化溫升情況，為決策者提供參考。

3.1 試驗設備

參考文獻[2]中絕熱溫升試驗的方法和設備組成，自制條件溫升設備試驗。試驗儀器設備組成如圖1所示，主要組成包括：溫度自動記錄儀、鋼制容器、保溫材料、保溫箱、加熱器和測溫傳感器等。溫度自動記錄具有自動測溫、記錄和存儲功能，其讀數精度0.1℃。鋼制容器為用于盛放混凝土試件的圓柱筒，其內徑16.7厘米、高度9.0厘米、重0.19千克，筒體頂蓋為重77.4克的塑料隔熱密封圈板。

3.2 設定試驗條件

試驗所制作試件質量、原材料溫度、入模溫度和室溫列于表2中。本次試驗過程中，通過普通空調設備，設定室溫穩定在15±2.0℃；設定溫度自動記錄儀每10分鐘自動采集溫度數據，通過對比試件中心溫度（t1）與側邊溫度（t2），判定試件保溫隔熱效果和試件內部溫度場分布的均勻性；通過對比試件中心溫度（t1）與保溫箱溫度（t3），人工調節加熱器，使保溫箱內溫度與試件中心溫度差不大于±5.0℃。

試驗條件可根據試驗設備和具體環境設定，其原則是在經濟簡便的基礎上盡量減少試件與外界發生熱交換，

3.3 試驗結果

實測PB1試件中心溫度隨齡期的變化曲線如圖2所示，試件中心與側邊及保溫箱內的溫差變化如圖3所示；PB3試件中心溫度隨齡期的變化如圖4所示，圖5示出了試件中心與側邊及保溫箱內的溫差變化；PB9試件的中心溫度隨齡期的變化如圖6所示，圖7示出了試件中心與側邊及保溫箱內的溫差變化；表3中詳細列出了三組試件中心、側邊及保溫箱內溫差。

由表3的統計可得，試件中心與試件側邊最大溫差為1.10℃，試件中心與保溫箱內最大溫差值為4.40℃。因此，可以看出試驗達到了預設條件，試驗系統的保溫效果較理想，試驗結果具有較高參考價值。

3.4 條件溫升對比分析

4 結束語

結合表4和圖8，對本次試驗可得如下結論：

4.1 由于緩凝外加劑的作用，在砼初凝之前的時段內混凝土水化溫升較小；初凝開始以后，水化熱集中釋放，混凝土溫升值迅速上升，直至終凝，持續時間約15～20h；終凝以后，混凝土溫升進入緩慢上升階段，該時段持續約30～50h；在齡期80～100h之后，混凝土水化反應基本完成，條件溫升趨于穩定。

4.2 本次試驗中，PB9試件的條件溫升值較大，趨于穩定時的值為109.91℃，不宜用于大體積砼工程；PB3溫度上升緩慢，對于溫度控制是有利的，且在三組配合比中條件溫升值為最小，其趨于穩定時的條件溫升值為54.81℃，適宜用于大體積砼工程中。

4.3 條件溫升試驗在設定穩定的外界條件下，是可以應用于工程實踐的，其試驗結果滿足工程實際需要；自治溫升試驗設備具有經濟性、實用性，在需要對比混凝土溫升值的工程中值得推廣使用。

參考文獻

[1]劉海寬.橋梁大體積混凝土配合比設計與溫度控制[D].長沙：長沙理工大學，2011.

[2]SL352-2006.水工混凝土試驗規程[S].北京：中國水利水電出版社，2006.

[3]GB175-2007.通用硅酸鹽水泥標準[S].北京：中國標準出版社，2008

[4]朱伯芳.大體積混凝土溫度應力與溫度控制[M].北京：中國電力出版社，1998.

[5][法]弗朗索瓦·德拉拉爾著.混凝土混合料的配合.廖欣，葉枝榮，李啟令譯.北京：化學工業出版社，2004.

[6]GB50496-2009.大體積混凝土施工規范[S].北京：北京計劃出版社，2009.

作者簡介：劉海寬（1985，3-），學歷：碩士研究生，專業：橋梁與隧道工程，職稱：無職稱，籍貫：河南開封，從事工作：道路橋梁設計工作。