冬季施工條件下混凝土性能試驗(yàn)分析

王丕祥 李吉興

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150040)

·建筑材料及應(yīng)用·

冬季施工條件下混凝土性能試驗(yàn)分析

王丕祥 李吉興

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150040)

從冬季施工的角度出發(fā)，結(jié)合黑龍江地區(qū)冬季施工周期較長(zhǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)實(shí)驗(yàn)室模擬冬季施工條件，得到了不同混凝土強(qiáng)度的增長(zhǎng)規(guī)律及不同溫度下混凝土的抗凍臨界強(qiáng)度，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生不同齡期的混凝土強(qiáng)度，推算出了混凝土達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時(shí)間。

冬季施工，混凝土，抗凍臨界強(qiáng)度，溫度

0 引言

在低溫條件下，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)受到影響。如果混凝土溫度降到冰點(diǎn)以下，出現(xiàn)早期受凍，混凝中水分開(kāi)始膨脹，在混凝土齡期較短、強(qiáng)度較低的情況下，就會(huì)造成混凝土強(qiáng)度和耐久性的損失。因此，找到其在低溫下的強(qiáng)度的形成規(guī)律，得到臨界抗壓強(qiáng)度和臨界抗壓強(qiáng)度的最低溫度，可以為施工及試驗(yàn)人員提供參考依據(jù)。

1 混凝土配合比試驗(yàn)

1.1 指導(dǎo)思想

混凝土的配合比設(shè)計(jì)既要滿足生產(chǎn)工藝的需求，又要滿足結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，降低成本，其基本原則為：1)確定合理水灰比，保證混凝土強(qiáng)度。2)合理選取砂率，保證混凝土的包裹性能。3)采用高效減水劑，增強(qiáng)混凝土性能，降低生產(chǎn)成本。4)依據(jù)工程資料，調(diào)配確定混凝土的配合比，使混凝土達(dá)到最理想狀態(tài)。

1.2 原材料的檢測(cè)與選用

選用亞泰P.O42.5水泥，其性能見(jiàn)表1；細(xì)骨料選用模數(shù)為2.8的普通中砂；減水率約為35%的聚羧酸鹽類(lèi)高效減水劑；采用粒徑為5 mm～10 mm，10 mm～20 mm，20 mm～30 mm碎石進(jìn)行合成級(jí)配；摻量為5%的防凍劑。

表1 水泥性能指標(biāo)

1.3 試配、確定配合比

依據(jù)JGJ 51—2011普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程，以及試配效果得到最終質(zhì)量配合比，見(jiàn)表2。

表2 混凝土配合比設(shè)計(jì)

不同混凝土強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)試塊標(biāo)養(yǎng)28 d的抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表3。

2 冬季施工條件下混凝土抗凍臨界強(qiáng)度分析

2.1 防凍劑對(duì)低溫混凝土早期強(qiáng)度的影響

根據(jù)實(shí)驗(yàn)配合比，每三個(gè)試塊一組，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生條件下，6 h，12 h，18 h，24 h，30 h，36 h，42 h，48 h時(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度值見(jiàn)表4。建立混凝土強(qiáng)度與時(shí)間的關(guān)系，見(jiàn)圖1。

表3 28 d混凝土強(qiáng)度實(shí)測(cè)值 MPa

表4 不同齡期混凝土抗壓強(qiáng)度實(shí)測(cè)值 MPa

由表4和圖1可知，添加5%防凍劑后能夠提高混凝土的前期強(qiáng)度，但是隨著養(yǎng)生齡期的增長(zhǎng)，防凍劑對(duì)混凝土早期強(qiáng)度的影響逐漸減弱，其原因?yàn)榉纼鰟﹥?nèi)含有早強(qiáng)成分，加速了早期混凝土內(nèi)水泥的水化速度，從而提高了混凝土的早期強(qiáng)度。

2.2 不同溫度下不同強(qiáng)度混凝土抗凍臨界強(qiáng)度

為了找到低溫條件下混凝土的抗凍臨界強(qiáng)度，首先得到標(biāo)養(yǎng)條件下混凝土前期的強(qiáng)度增長(zhǎng)曲線，即圖1，并以此作為參照。然后再做一組對(duì)比試驗(yàn)，依次標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)6 h，12 h，18 h，24 h，30 h，36 h，42 h，48 h，然后在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃溫度下養(yǎng)生7 d，再標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生至28 d。找到28 d達(dá)到標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度95%的預(yù)養(yǎng)時(shí)間，然后根據(jù)圖1，找到該預(yù)養(yǎng)時(shí)間下，混凝土標(biāo)養(yǎng)所達(dá)到的混凝土強(qiáng)度，就是該強(qiáng)度等級(jí)的混凝土在該溫度條件下的抗凍臨界強(qiáng)度。

負(fù)溫混凝土經(jīng)不同預(yù)養(yǎng)溫度和時(shí)間后，標(biāo)養(yǎng)到28 d混凝土抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表5。

2.2.1 C30抗凍臨界強(qiáng)度分析

圖2,圖3分別為未加防凍劑和摻5%防凍劑的條件下，C30混凝土在不同低溫條件下、不同預(yù)養(yǎng)時(shí)間的28 d強(qiáng)度變化曲線關(guān)系。

表5 負(fù)溫混凝土經(jīng)不同預(yù)養(yǎng)溫度

由圖2,圖3分析可得，在未添加防凍劑時(shí)，C30混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時(shí)間分別為28 h，33 h，36 h，對(duì)應(yīng)圖1得,抗凍臨界強(qiáng)度分別為4.1 MPa，6.7 MPa，6.4 MPa；摻入5%防凍劑時(shí)，C30混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時(shí)間分別為24 h，31 h，33 h，抗凍臨界強(qiáng)度分別為4.5 MPa，6.6 MPa，7.4 MPa。

2.2.2 C40 抗凍臨界強(qiáng)度分析

圖4，圖5分別為未加防凍劑和摻5%防凍劑的條件下，C40混凝土在不同低溫條件下、不同預(yù)養(yǎng)時(shí)間的28 d強(qiáng)度變化曲線關(guān)系。

由圖4，圖5分析可得，在未摻入防凍劑時(shí)，C40混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時(shí)間分別為22 h，28 h，34 h，對(duì)應(yīng)圖1可得抗凍臨界強(qiáng)度分別為5.4 MPa，8.2 MPa，10.7 MPa；摻入5%防凍劑時(shí)，C40混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時(shí)間分別為14 h，18 h，28 h，抗凍臨界強(qiáng)度分別為3.4 MPa，5.1 MPa，8.8 MPa。

2.2.3 C50抗凍臨界強(qiáng)度分析

圖6，圖7分別為未加防凍劑和摻5%防凍劑的條件下，C50混凝土在不同低溫條件下、不同預(yù)養(yǎng)時(shí)間的28 d強(qiáng)度變化曲線關(guān)系。

由圖6，圖7分析可得，在未摻入防凍劑時(shí)，C50混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時(shí)間分別為16 h，24 h，28 h，對(duì)應(yīng)圖1可得抗凍臨界強(qiáng)度分別為5.2 MPa，11.8 MPa，15.3 MPa；摻入5%防凍劑時(shí)，C50混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時(shí)間分別為12 h，17 h，24 h，抗凍臨界強(qiáng)度分別為3.6 MPa，6.5 MPa，11.4 MPa。

3 結(jié)語(yǔ)

1)防凍劑能夠有效的加快早期水泥的水化反應(yīng)，從而提高混凝土的早期強(qiáng)度。2)隨著溫度的降低，混凝土的抗凍臨界強(qiáng)度逐步降低，其時(shí)間逐步延長(zhǎng)。3)防凍劑能夠有效的縮短不同等級(jí)混凝土達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度的時(shí)間，平均提高4 h～6 h；對(duì)抗凍臨界強(qiáng)度沒(méi)有明顯提高。

[1] 杜 森.負(fù)溫混凝土的抗凍臨界強(qiáng)度及其與耐久性的關(guān)系研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2013.

[2] 劉 宇.負(fù)溫混凝土抗凍臨界強(qiáng)度與微觀結(jié)構(gòu)的研究[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)建筑大學(xué),2011.

[3] 楊英姿,王 政,高小建,等.負(fù)溫混凝土的受凍臨界強(qiáng)度及其耐久性[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2009(2):37-41.

[4] 劉潤(rùn)清.多因素影響下低溫混凝土抗凍臨界強(qiáng)度的研究[D].大連：大連理工大學(xué),2011.

[5] 劉 行,李鐵鋒.不同減水劑類(lèi)型對(duì)負(fù)溫混凝土早期抗凍臨界強(qiáng)度影響的機(jī)理研究[J].廣東建材,2012(11):35-37.

The test analysis on concrete performance under winter construction conditions

Wang Pixiang Li Jixing

(CivilEngineeringCollege,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

From the perspective of winter construction, combining with the practical situation of Heilongjiang long winter construction cycle, through the laboratory simulation winter construction conditions, got the growth rule of different concrete strength and the antifreeze critical strength of concrete under different temperature, and according to the concrete strength of standard curing different ages, calculated the time of concrete achieved antifreeze critical strength.

winter construction, concrete, antifreeze critical strength, temperature

1009-6825(2015)32-0100-03

2015-09-09

王丕祥(1969- )，男，副教授； 李吉興(1990- )，男，在讀碩士

TU528

A