高性能混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)研究

劉尚

摘 要：高性能混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的影響因素很多，但是當(dāng)某種混凝土的組分和生產(chǎn)工藝確定后，強(qiáng)度增長(zhǎng)主要取決于溫度和齡期。該文針對(duì)C50高性能混凝土在5個(gè)不同溫度（10 ℃、20 ℃、30 ℃、50 ℃、70 ℃）養(yǎng)護(hù)條件下及不同齡期的混凝土試件進(jìn)行分組試驗(yàn)，分析高性能混凝土強(qiáng)度發(fā)展與齡期的變化規(guī)律，并利用回歸方法擬合經(jīng)驗(yàn)公式。研究高性能混凝土在非標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的強(qiáng)度變化情況及同一齡期不同養(yǎng)護(hù)溫度下強(qiáng)度變化情況，并與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件強(qiáng)度進(jìn)行比對(duì)，以更好地指導(dǎo)混凝土施工。

關(guān)鍵詞：高性能混凝土 養(yǎng)護(hù)溫度 曲線擬合

中圖分類號(hào)：TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）02（b）-0036-03

Experiment Research on Strength of High Performance Concrete

Liu Shang

（Tianjin University of Finance and Economics，Tianjin，300222，China）

Abstract：There are many factors impacting the strength of high performance concrete，But when some concrete components and production processes are identified，Concrete strength of growth mainly depends on the curing temperature and age. Based on different group strength test of C50 high performance concrete， the paper studies the concrete strength law in five different temperature（10℃、20℃、30℃、50℃、70℃）curing conditions and different age. It uses regression methods to determine the fitting formula. The paper study on strength variations in non-standard curing conditions and the same age under different curing temperatures strength changes of high performance concrete， and compared with the strength of standard curing， in order to guide the concrete construction better.

Key Words：High performance concrete；Curing temperature；Curve fitting

高性能混凝土是近代水泥基材料科學(xué)與工程學(xué)取得的新成就，具有彈性模量大、體積穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高、耐久性好等良好的工作性能，而且在節(jié)能、節(jié)料、經(jīng)濟(jì)以及環(huán)境保護(hù)等方面都具有重要意義，是一種環(huán)保型、集約型的新型材料，可稱為“綠色混凝土”。有學(xué)者預(yù)言，高性能混凝土是21世紀(jì)的混凝土，是近期混凝土技術(shù)的主要發(fā)展方向[1]。

高性能混凝土的強(qiáng)度影響因素雖然很多，但是當(dāng)其組分和生產(chǎn)工藝確定后，強(qiáng)度增長(zhǎng)因素主要取決于溫度和齡期[2]。該文針對(duì)C50高性能混凝土，在5個(gè)不同溫度（10 ℃、20 ℃、30 ℃、50 ℃、70 ℃）養(yǎng)護(hù)條件下及不同齡期的混凝土試件進(jìn)行分組試驗(yàn)，研究高性能混凝土強(qiáng)度發(fā)展變化規(guī)律及養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)高性能混凝土強(qiáng)度的影響。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)材料

（1）水泥：42.5普通硅酸鹽水泥；

（2）粉煤灰：一級(jí)粉煤灰；

（3）砂子：河砂，細(xì)度模數(shù)為2.95；

（4）石子：碎石1占15%，粒徑范圍在5～10 mm之間；碎石2占85%，粒徑范圍在10～20 mm之間；

（5）外加劑：高效泵送劑；

（6）水：飲用水。

1.2 配合比

配合比如表1所示。

1.3 試驗(yàn)方法

試件按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）制作、試驗(yàn)。試件養(yǎng)護(hù)分標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和10 ℃、30 ℃、 50 ℃、70 ℃溫度養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)的試件拆模后宜放在溫度設(shè)定為試驗(yàn)溫度±2 ℃恒溫、pH值不應(yīng)小于7的不流動(dòng)水浴中養(yǎng)護(hù)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

2.2 試驗(yàn)分析

2.2.1 高性能混凝土強(qiáng)度與齡期關(guān)系

應(yīng)用Excel數(shù)據(jù)擬合工具，分別采用冪函數(shù)、直線、二次函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)等常用的數(shù)學(xué)模型對(duì)表2數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[3]，發(fā)現(xiàn)對(duì)數(shù)函數(shù)具有最好的精度，故采用對(duì)數(shù)公式擬合強(qiáng)度與齡期公式為：y= 15.503ln（x）+6.965 1，其R2=0.950 7，相關(guān)程度很好，如圖1所示。

高性能混凝土在10 ℃、30 ℃、50 ℃、70 ℃養(yǎng)護(hù)溫度和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下強(qiáng)度規(guī)律相似，均為前期強(qiáng)度增長(zhǎng)迅速，后期增長(zhǎng)較慢。

2.2.2 不同養(yǎng)護(hù)溫度下高性能混凝土強(qiáng)度關(guān)系

不同溫度養(yǎng)護(hù)下強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

10 ℃養(yǎng)護(hù)條件下，高性能混凝土3 d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的47.8%，7 d強(qiáng)度達(dá)到68.7%，28 d強(qiáng)度達(dá)到101.2%；強(qiáng)度均比同期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件混凝土強(qiáng)度低。

20 ℃養(yǎng)護(hù)條件下，高性能混凝土3 d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的54.9%，7 d強(qiáng)度達(dá)到83%，28 d強(qiáng)度達(dá)到110.7%。

30 ℃養(yǎng)護(hù)條件下，高性能混凝土3 d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的58.1%，7 d強(qiáng)度達(dá)到77.6%，28 d強(qiáng)度達(dá)到105.6%；強(qiáng)度均比同期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件混凝土強(qiáng)度低。

50 ℃養(yǎng)護(hù)條件下，高性能混凝土3 d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的79.1%，7 d強(qiáng)度達(dá)到105.9%，28 d強(qiáng)度達(dá)到127.9%；強(qiáng)度均比同期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件混凝土強(qiáng)度高。

70 ℃養(yǎng)護(hù)條件下，高性能混凝土3 d強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的87%，7 d強(qiáng)度達(dá)到107.2%，28 d強(qiáng)度達(dá)到111.9%；強(qiáng)度均比同期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件混凝土強(qiáng)度高。

2.2.3 同齡期不同養(yǎng)護(hù)溫度下混凝土強(qiáng)度關(guān)系

在工程實(shí)踐中，掌握某個(gè)齡期的混凝土強(qiáng)度，對(duì)于指導(dǎo)混凝土拆模或確定施加預(yù)應(yīng)力時(shí)機(jī)具有重要的意義。同齡期高性能混凝土在不同養(yǎng)護(hù)溫度下強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如圖3所示。

從圖3可知，高性能混凝土養(yǎng)護(hù)溫度高，混凝土早期強(qiáng)度高，但28 d強(qiáng)度則低于50 ℃養(yǎng)護(hù)的混凝土強(qiáng)度，并且養(yǎng)護(hù)溫度高于60 ℃混凝土后期強(qiáng)度低于40 ℃～50 ℃溫度養(yǎng)護(hù)的混凝土后期強(qiáng)度。

在較高溫度下澆筑和養(yǎng)護(hù)的混凝土，有較高的早期強(qiáng)度（7 d以前），但28 d強(qiáng)度則較低，對(duì)于任何一個(gè)齡期都有一個(gè)較好的溫度，可以獲得最高的強(qiáng)度，但隨著齡期的增加趨向于較低的養(yǎng)護(hù)溫度獲得最高的強(qiáng)度。

3 結(jié)論

（1）高性能混凝土強(qiáng)度與齡期具有較好的相關(guān)性，亦用對(duì)數(shù)函數(shù)來(lái)描述，其前期強(qiáng)度增長(zhǎng)較快，后期增長(zhǎng)較慢。

（2）高性能混凝土在10 ℃養(yǎng)護(hù)條件下強(qiáng)度比同期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下強(qiáng)度略低；在30 ℃、50 ℃、70 ℃養(yǎng)護(hù)溫度下，與同期標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件相比，其早期強(qiáng)度增長(zhǎng)速度迅速，溫度越高增長(zhǎng)速度越快，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)較慢。

（3）高性能混凝土在較低養(yǎng)護(hù)溫度下（10 ℃），其早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢，但對(duì)于后期強(qiáng)度是有利的。在較高養(yǎng)護(hù)溫度下（30 ℃、50 ℃、70 ℃），其早期強(qiáng)度發(fā)展迅速，但對(duì)于后期強(qiáng)度的發(fā)展是不利的。養(yǎng)護(hù)溫度高于60 ℃高性能混凝土后期強(qiáng)度低于40 ℃～50 ℃養(yǎng)護(hù)的混凝土后期強(qiáng)度。對(duì)于該試驗(yàn)50 ℃養(yǎng)護(hù)溫度是最有利于高性能混凝土強(qiáng)度發(fā)展的。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王迎飛，黃雁飛，周麗美.高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能研究及相關(guān)性分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（3）：67-71.