C60高強水工混凝土的徐變及干縮性能研究

尚志強

(燈塔市西馬峰鎮產業發展服務中心,遼寧 燈塔 111000)

受施工技術及自身性能等諸多因素影響,水工混凝土徐變、收縮很容易導致開裂破壞等工程風險,為降低這種開裂破壞風險必須選用合適的混凝土配制和施工技術[1]。目前,我國有許多規范、標準都規定了混凝土徐變和干縮性能試驗方法,對混凝土的徐變性能進行檢驗或對比時應在28d齡期加載,為加快施工進度實際工程中普遍存在加載時間提前的情況,并且因施工監管不利可能存在標養時間不足的問題[2-6]。因此,有必要結合現行規范要求和現場施工存在的養護、加載時間等問題,研究揭示C60高強水工混凝土徐變及收縮性能受加載齡期以及養護制度的影響規律,旨在為低徐變高強度水工混凝土配制和推廣應用提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 原材料

水泥:撫順大伙房水泥廠生產的P·O 42.5級水泥,3d、28d強度38.5MPa和57.1MPa,標稠用水量26.4%,密度3.11g/cm3。

粉煤灰:大連華能電廠生產的國電II級灰,需水比96%,細度9.5%,燒失量2.72%,28d活性指數85%。

礦粉:瓦房店誠遠廠提供的S95礦粉,流動度比100%,燒失量1.77%,7d、28d活性指數80%和97%。

骨料:細度模數2.7的河砂,含泥量0.7%,連續級配粒徑5～20mm的石灰巖碎石,母巖強度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%,拌和水選用當地自來水。

1.2 配制要求

根據設計要求,配制的水工混凝土7d、28d抗壓強度(力學性能)≥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 試驗方法

根據《水工混凝土試驗規程》中的方法測定各組試件的彈性模量和抗壓強度,徐變及干縮性能的測試方法如下:

1)不同養護齡期。參照現行試驗方法標準測定不同養護齡期試件的徐變及干縮性能:先將成型后標養至不同齡期(3d、7d、10d)的試件移入徐變室再養護至28d,在徐變室養護到28d時控制加載應力為40%的28d軸壓強度,測定加載1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d時的徐變值和收縮值,參照規范計算方法確定1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d的徐變度。

2)不同加載齡期。參照現行試驗方法標準測定不同加載齡期試件的徐變及干縮性能:先將成型后標養3d、7d、10d后的試件移入徐變室,試件表面干燥后控制加載應力為40%的28d軸壓強度,并以此為起始時間測定加載1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d時試件的收縮值和需編制,按照規定的公式計算1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d的徐變度,具體加載及養護方式如表1所示。

表1 加載與養護方式

1.4 試驗配合比

依據《水工混凝土配合比設計規程》設定濕表觀密度為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 結果與分析

2.1 力學性能

標養條件下試驗配制的試件7d彈性模量為3.51GPa,7d、28d強度分別為64.1MPa和75.7MPa,彈性模量及抗壓強度符合設計要求,各配合比試件在不同養護方式下的軸壓強度如圖1所示。

(a)不同養護方式

(b)不同加載齡期圖1 軸壓強度

由圖1(a)可知,總齡期為28d的條件下,試件軸壓強度隨標養時間的增加而提高,標養時間從3d(B3g25)逐漸增加到7d(B7g21)時軸壓強度提高2.48%,標養時間從7d(B7g21)增加到10d(B10g18)時軸壓強度提高1.66%。由圖1(b)可知,試件軸壓強度隨加載齡期的延長而增加,軸壓強度從加載3d延長到7d時提高26.68%,軸壓強度從加載7d延長到10d時提高3.60%。總體上,試件軸壓強度在7d加載齡期內呈快速發展趨勢,之后逐漸趨于穩定。

2.2 干燥收縮值

不同加載齡期及養護方式下試件的干燥收縮值變化特征如圖2所示。

(a)不同養護方式

(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齡期內不同標養時間的影響程度大于加載齡期(初期試驗齡期),標養3d后(Et3)直接測定的90d干燥收縮值相比于先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d干燥收縮值增大309.09%,標養7d后(Et7)直接測定的90d干燥收縮值相比于先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d干燥收縮值增大275.00%,標養10d后(Et10)直接測定的90d干燥收縮值相比于先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d干燥收縮值增大215.91%。

試件干燥收縮值隨28d齡期內標養時間的變化而改變,各齡期測定的干燥收縮值隨標養時間的減小而增大,先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d干燥收縮值相比于標養10d再干燥養護18d(B10g18)測定的90d干燥收縮值增大15.79%,先標養3d再干燥養護25d(B3g25)測定的90d干燥收縮值相比于標養10d再干燥養護18d(B10g18)測定的90d干燥收縮值增大31.58%。

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

2.3 徐變度及應變

1)徐變應變。不同加載齡期及養護方式下的試件徐變應變變化特征如圖3。由圖3可知,試件徐變應變受28d齡期內不同標養時間的影響程度大于加載齡期(初期試驗齡期),標養3d后(Et3)直接測定的90d徐變應變相比于先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d徐變應變增大100.00%,標養7d后(Et7)直接測定的90d徐變應變相比于先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d徐變應變增大89.47%,標養10d后(Et10)直接測定的90d徐變應變相比于先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d徐變應變增大57.89%。

(a)不同養護方式

(b)不同養護齡期圖3 徐變應變

試件徐變應變隨28d齡期內標養時間的變化而改變,各齡期測定的徐變應變隨標養時間的減小而增大,先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d徐變應變相比于標養10d再干燥養護18d(B10g18)測定的90d徐變應變增大12.50%,先標養3d再干燥養護25d(B3g25)測定的90d徐變應變相比于標養10d再干燥養護18d(B10g18)測定的90d徐變應變增大37.50%。

試件的徐變應變隨加載齡期(初期試驗齡期)的提前而增大,標養7d后(Et7)直接測定的90d徐變應變相比于標養10d(Et10)后直接測定的90d徐變應變增大18.33%,標養3d后(Et3)直接測定的90d徐變應變相比于標養10d(Et10)后直接測定的90d徐變應變增大26.67%。

2)徐變度。不同加載齡期及養護方式下的試件徐變度變化特征如圖4所示。

(a)不同養護方式

(b)不同養護齡期圖4 徐變度

由圖4可知,試件徐變度受28d齡期內不同標養時間的影響程度大于加載齡期(初期試驗齡期),標養3d后(Et3)直接測定的90d徐變度相比于先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d徐變度增大110.48%,標養7d后(Et7)直接測定的90d徐變度相比于先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d徐變度增大65.71%,標養10d后(Et10)直接測定的90d徐變度相比于先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d徐變度增大50.48%。

試件徐變度隨28d齡期內標養時間的變化而變化,總體上隨標養時間的減小測定的試件各齡期徐變度均逐漸增大,先標養7d再干燥養護21d(B7g21)測定的90d徐變度相比于標養10d再干燥養護18d(B10g18)測定的90d徐變度增大5.00%,先標養3d再干燥養護25d(B3g25)測定的90d徐變度相比于標養10d再干燥養護18d(B10g18)測定的90d徐變度增大35.00%。

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

3 結 論

1)低收縮高強度水工混凝土的徐變及干縮性能受加載齡期和養護方式的影響顯著,成型10d內直接加載測定的試件徐變值和干縮值高于養護28d后測定的數據。在28d齡期內,水工混凝土徐變及干縮性能隨標養時間的延長而減小。

2)養護10d以后,加載齡期越早水工混凝土的徐變、干縮試驗結果受加載齡期的影響越顯著,實際工程中應充分考慮具體養護方式及加載齡期合理確定水工混凝土的徐變和干縮性能。