養護溫度和齡期對水泥混凝土強度影響探究

周 峰

（揚州市產品質量監督檢驗所）

中圖分類號：G322 文獻標識碼：B 文章編號1007-6344（2015）03-0303-01

養護溫度和齡期對水泥混凝土強度影響探究

周 峰

（揚州市產品質量監督檢驗所）

中圖分類號：G322 文獻標識碼：B 文章編號1007-6344（2015）03-0303-01

影響水泥混凝土齡期的因素眾多，為更好地預測水泥混凝土的抗開裂性能，研究了混凝土強度隨混凝土養護溫度和齡期的變化規律。通過室內試驗和力學加載試驗，結果表明：混凝土力學特性隨養護溫度發生變化，對于配比相同的混凝土，早期較高的養護溫度將增大混凝土的早期強度，但會降低混凝土的最終強度。混凝土不同齡期彎拉初裂拉應變與相應齡期彎拉強度和靜力受壓彈性模量的比值存在良好的線性關系。

水泥混凝土 養護溫度 齡期 力學特性

0 引言

對于大體積的混凝土結構，如水壩、工程建筑物以及很多大型設備的基礎承臺等，需要控制水泥混凝土的水化放熱引起的溫度應力，以防止開裂[1]。材料的性能,特別是力學性能取決于材料的內部結構。混凝土的強度與耐久性與其組成材料的質量、數量、以及各組分之間的數量比例有關,而且混凝土的斷裂性能也受這些因素的影響。工程加固的效果與水泥土的強度和力學特性直接相關，但影響因素眾多，包括強度等級、水泥品種、摻入比和齡期等。其中，養護溫度和齡期直接關系到水泥土強度和工程進度安排。水泥的水化過程由水擴散控制，并且明顯受到時間和溫度的影響。同普通的的化學反應一樣，溫度對水化反應具有促進作用[2]。綜上所示，養護溫度和齡期對材料微結構具備顯著地影響，從而對混凝土強度和力學特性產生重要的作用。

1 實驗材料

實驗采用普通硅酸鹽系水泥，砂為簡陽砂，細度模數2.4。試件采用100mm× 100mm×400mm立方體，石子為石灰石，母巖強度110～130MPa,壓碎值10.5%。外加劑為萘系高效減水劑FDN(減水率22%)。在成型1d后將試件脫模，隨后分別在溫度為(5、20、40±3)℃、相對濕度不低于90%的標準養護室內養護。

2 養護溫度對混凝土強度的影響

分別比較在 5℃、20℃和 40℃±3℃，恒溫養護條件下，混凝土的抗壓強度和水化度隨時間發展的曲線經過分析可以得出：對于同種相同的混凝土，在單變量條件下，較高的早期養護溫度會增大水泥混凝土的早期強度，相反地，對混凝土的最終強度具備不利影響；反之，較低的早期養護溫度會減小混凝土的早期強度，但會增加混凝土的最終強度。

3 齡期對混凝土強度的影響

3.1 測定方法

試件同樣采用 100mm×100mm×400mm立方體，每種混凝土配合比制備 24塊試件，試件成模18 h后，拆模對其進行標準條件下養護。分別于1、4、8、15、30、60、90時取出3塊試件進行試驗。在試驗前6 h，取出試件對其進行干燥；在試驗前5 h，將每塊試件底部貼3塊應變片；應變片為BX120-80AA型電阻應變計，應變測試儀采用YE2539型高速靜態應變儀，利用計算機與應變測試系統連接后進行數據采集。試驗方法參照中華人民共和國國家標準《普通混凝土力學性能試驗方法標準》(GB/T50081-2002)[3]。

3.2彎拉試驗及結論

3.2.1 試驗曲線

混凝土即將破壞的重要標志是達到初裂拉應變， 混凝土破壞時的應變即為彎拉時的極限拉應變[4]。極限拉應變代表了混凝土所能承受的最大拉應變。

通過數據研究分析，可得出以下結論：在破壞應力約70%時，彎應力-彎應變曲線近似呈現出擬合線性，可分析知，試件近乎處于彈性狀態；70%之后直到破壞，彎拉應力-彎拉應變曲線偏離直線，并逐漸降低，表現出明顯的非線性。

3.2.2 不同齡期混凝土出裂拉應變

當達到水泥混凝土的初裂拉應變時，混凝土將處在在彈性體的狀態。因此，應用彈性理論來分析混凝土初裂時，拉應變εc隨著齡期的發展規律。同一配合比例的水泥混凝土不同齡期彎拉初裂時，拉應變εc與混凝土彎拉強度和靜力受壓彈性模量的比值，混凝土在不同齡期彎拉初裂拉應變εc(t)，與其對應齡期混凝土彎拉強度和靜力受壓彈性模量的比值fr(t)/E(t)之間具有良好的線性關系(相關系數R為0.972)。可得出，同一齡期下，彎拉強度越高，其靜壓受力彈性模量越高。

彎拉初裂時，混凝土拉應變εc隨齡期的增加而逐漸增大，但是增速逐漸減緩，混凝土的強度隨齡期的增加而逐漸增加，直至趨于穩定。混凝土彎拉極限拉應變εtu并不是隨齡期的發展而無限增長的，在達到一定齡期之后，混凝土彎拉極限拉應變趨于一個定值，雖然其值略有波動,但總的變化并不大，趨于穩定。

4 總結

混凝土的材料性質隨環境條件的變化而密切變化。理論分析證明[5]，環境因素最終都是通過改變混凝土材料結構與內部組成，從而而對其產生影作用的。因此除溫度和濕度的影響外，試件中的有害液體、含水量或氣體的侵入以及應力腐蝕作用的存在等諸多因素，都會對材料結構產生影響，由此對水泥混凝土材料的實際性能產生密切影響。

本文通過室內試驗和力學加載試驗，從養護溫度和齡期兩個方面，對水泥混凝土產生的影響進行了分析。可得出以下結論：

（1）相同配比的混凝土，較高的早期養護溫度有利于提高混凝土的早期強度，同時對混凝土的最終強度產生不利影響；相反，較低的早期養護溫度會減小混凝土的早期強度，但對混凝土的最終強度有促進作用。

（2）混凝土不同齡期彎拉初裂時，拉應變εc(t)與相應齡期彎拉強度和靜力受壓彈性模量的比值fr(t)/E(t)之間存在良好的線性關系。即：混凝土強度隨齡期的增長而逐漸增大，但是增速變緩，最后趨于穩定。

（3）在到達一定齡期之后，混凝土彎拉極限拉應變趨于一個定值。

（4）隨著混凝土材料應用范圍的擴大以及材料自身組成的變化,環境條件將成為影響實際結構中混凝土真實性質的重要因素。因此,有必要進一步完善目前的混凝土研究方法,如開展對特定條件下混凝土性能的評價研究等。

[1]李曉玲.早期高溫水養護對礦物料混凝土力學性能影響的研究[D].中國礦業大學,2014.

[2]馬振珠,岳漢威,宋曉嵐.水泥水化過程的機理、測試及影響因素[J].長沙大學學報,2009,02∶43-46.

[3]邢勇.多摻改性混凝土力學性能試驗研究[D].西安建筑科技大學,2009.

[4] 田野,金南國,金賢玉.混凝土特征拉應變隨齡期發展規律研究[J]. 浙江大學學報(工學版),2008,06∶1076-1079+1100.

[5] ]展辰輝.混凝土及其組成材料動力特性研究[D].河海大學,2005.

周峰（1989.1.6），男，漢，籍貫:江蘇省泰興市，研究方向：建材，單位:揚州市產品質量監督檢驗所，單位所在地郵編:225000