多因素作用下混凝土早期強度及抗?jié)B性能研究

王珊

摘要：隨著社會的建設(shè)發(fā)展，對工程的施工質(zhì)量提出了更高要求，尤其是針對施工中常用的混凝土結(jié)構(gòu)，通過控制其強度性和抗?jié)B性，來提高工程結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。本文以交互式實驗對西部地區(qū)的工程施工中混凝土結(jié)構(gòu)進行驗證，從水膠比、養(yǎng)護溫度、引氣劑摻量這三種因素出發(fā)，驗證其對混凝土結(jié)構(gòu)的早期強度和抗?jié)B性能的影響。

關(guān)鍵詞：多因素作用;混凝土結(jié)構(gòu);早期強度;抗?jié)B性能;實驗驗證

由于西部地區(qū)多為溝壑地形和鹽漬地形，再加上工程建設(shè)施工數(shù)量的不斷增加，受到西北地區(qū)冬季季節(jié)漫長的影響，使得工程混凝土結(jié)構(gòu)的施工周期延長，且工程建設(shè)任務(wù)較為緊迫，從而導(dǎo)致混凝土早期強度在低溫和負(fù)溫下受到不同程度的影響。此外，綜合考慮經(jīng)濟因素和起跳因素，使得混凝土灌注樁不得不建設(shè)在鹽漬土壤中。所以，低溫環(huán)境和負(fù)溫環(huán)境也會對混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能產(chǎn)生影響。

一、試驗驗證設(shè)計

本試驗驗證的是不同引氣劑摻量、不同水膠比、不同養(yǎng)護溫度對混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強度和抗?jié)B性能的影響。由于本次試驗同時考察了上述三個影響因素的作用，如果采用全面試驗的方式，那么，會使得試驗規(guī)模變大。所以，通過正交試驗方式來設(shè)計這3個因素的影響，并針對每個因素設(shè)置3個水平，詳見圖1。本次試驗采用齡期為28d的混凝土結(jié)構(gòu)為試驗過程中的控制變量，并且試驗中的不同水膠比粉煤灰以及礦粉摻量均為15%。

（一）試件制備和養(yǎng)護時期

在進行正交試驗方案設(shè)計時，可以根據(jù)因素和水平表和混凝土配合比進行綜合考慮，如圖2所示。在基礎(chǔ)上，制定正交試驗中所用的混凝土結(jié)構(gòu)，將稱重好的新拌混凝土拌合物，按照國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對新拌混凝土進行含氣量、和易性的測試，并將新拌混凝土填入到“100mm×100mm×100mm”和“150mm×150mm×150mm”的模具中，并經(jīng)過振動臺進行振搗處理40s，在經(jīng)過處理之后形成的混凝土結(jié)構(gòu)，分別放入到溫度為“（3±0.2）℃”、“（-3±0.2）℃”的模擬箱中進行帶膜養(yǎng)護，并在養(yǎng)護4天之后拆除外部模具，再放入到20℃的養(yǎng)護工作環(huán)境中進行養(yǎng)護，并在1d之后進行拆模處理，然后有養(yǎng)護階段轉(zhuǎn)變至試驗齡期。

（二）正交試驗方法

1、強度測試法

針對混凝土結(jié)構(gòu)強度進行測試，主要是采用MTS電液伺服壓力機，遵循國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對其進行抗壓強度測試，并按照相應(yīng)的管理養(yǎng)護條件，對達到規(guī)定養(yǎng)護齡期的100mm×100mm×100mm混凝土結(jié)構(gòu)進行試驗測試。

2、氯離子滲透性試驗法

利用氯離子多功能測定儀對混凝土結(jié)構(gòu)中的氯離子進行滲透性的功能試驗，并嚴(yán)格按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求中的電通量法進行功能試驗，并嚴(yán)格按照相應(yīng)的養(yǎng)護條件對滿足養(yǎng)護規(guī)定齡期的150mm×150mm×150mm混凝土結(jié)構(gòu)進行鉆心取樣處理，制作成100mm×50mm的圓柱形結(jié)構(gòu)試件，在試驗處理之前，對圓柱試樣進行真空飽水處理。

二、試驗結(jié)果分析

（一）極差分析

在正交試驗過程中，利用極差對數(shù)據(jù)的離散程度進行體現(xiàn)，某個影響因素的極差值越大，其實際的離散程度越大，則表示這個因素在試驗范圍內(nèi)的變化程度，導(dǎo)致試驗指標(biāo)出現(xiàn)較大波動。所以，在正交試驗過程中，經(jīng)常會將極差數(shù)值作為衡量這個因素對試驗結(jié)果的影響程度。在本次正交試驗過程中，水膠比影響因素是決定混凝土抗壓強度的主要影響因素，其次是養(yǎng)護溫度影響因素，而引氣劑因素對混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強度的影響最小。而且，針對混凝土結(jié)構(gòu)抗氯離子滲透性能起到主要影響的是養(yǎng)護溫度，其次是水膠比影響因素，而引氣劑因素對混凝土結(jié)構(gòu)滲透性能的影響最小。但同時，由此可以直觀看出混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強度和抗?jié)B性能之間是不存在關(guān)系的。

（二）方差分析

方差分析被稱為“變異數(shù)分析”、“F檢驗”，主要是以變量影響因素的方差數(shù)值為切入點，研究控制變量對觀測變量的影響。本次正交試驗為單個觀測正交試驗。其中，水膠比因素對混凝土結(jié)構(gòu)影響強度十分顯著，而引氣劑因素和養(yǎng)護溫度因素對混凝土結(jié)構(gòu)影響強度顯著。同等條件下，養(yǎng)護溫度因素對混凝土結(jié)構(gòu)影響強度是小于引氣劑因素的影響，這并不是與以往的研究結(jié)果相悖，而是因為本次試驗是在多因素的交互作用下進行的，與水膠比因素的影響相比較，引氣劑和養(yǎng)護溫度對混凝土結(jié)構(gòu)抗壓強度的影響程度降低。

（三）因素指標(biāo)分析

根據(jù)正交試驗分析可知，引氣劑摻量的增加，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的強度下降。而養(yǎng)護溫度的升高，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強度逐漸增大，說明養(yǎng)護溫度因素對混凝土結(jié)構(gòu)強度的影響顯著，主要是因為在-3℃的養(yǎng)護環(huán)境下，溫度已經(jīng)降低到冰點以下，由于混凝土結(jié)構(gòu)中的大部分水分已經(jīng)處于結(jié)冰狀態(tài)，導(dǎo)致其強度發(fā)展停滯，并且，孔隙中的水分結(jié)冰會使孔壁產(chǎn)生較大的壓力，使其穿裂縫問題，嚴(yán)重破壞了混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部。

三、結(jié)語

第一，在水膠比、養(yǎng)護溫度、引氣劑這三種影響因素的交互作用下，對試驗分析結(jié)果進行正交分析可知“影響混凝土結(jié)構(gòu)強度的因素是水膠比>養(yǎng)護溫度>引氣劑”。第二，通過對影響因素的指標(biāo)進行分析，隨著水灰比的增加，混凝土結(jié)構(gòu)強度降低，而隨著引氣劑摻量的增加，混凝土結(jié)構(gòu)強度逐漸降低，以及養(yǎng)護溫度的逐漸升高，使得混凝土結(jié)構(gòu)強度增大。正交試驗分析結(jié)果與單獨變量試驗的結(jié)果相同。第三，本次正交試驗中，混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B性能與抗壓強度之間時候沒有相關(guān)性的。

參考文獻：

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（作者單位：南京方園建設(shè)工程材料檢測中心）