|
摘要:研究了不同養(yǎng)護條件下混凝土的收縮變形、抗?jié)B性及抗凍融耐久性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在自然條件養(yǎng)護下，混凝土的體積穩(wěn)定性較差，且混凝土的抗?jié)B等級遠低于標準養(yǎng)護下混凝土的測試結(jié)果，經(jīng)受不同次數(shù)的抗凍融循環(huán)后，混凝土抗壓強度和劈拉強度的損失率較大?；炷量?jié)B性試驗結(jié)果表明，混凝土的強度等級越低，自然養(yǎng)護對混凝土抗?jié)B性帶來的影響也越大。在保濕的自然養(yǎng)護下，混凝土的收縮變形較小，與標準養(yǎng)護相比，混凝土抗?jié)B性和抗凍性的試驗結(jié)果差別不大，這說明加強混凝土的濕度養(yǎng)護，有利于改善混凝土的耐久性。
關鍵詞:養(yǎng)護條件;水工混凝土;耐久性;收縮
1概述
混凝土耐久性問題是當今混凝土領域中研究的重點。影響混凝土耐久性的因素有原材料、配合比、施工、養(yǎng)護等，其中養(yǎng)護制度對混凝土后期性能的發(fā)展有顯著影響。在養(yǎng)護制度的研究中，大多數(shù)學者主要是通過控制養(yǎng)護條件中的某些因素如溫度、濕度等，研究單因素對混凝土性能的影響情況。Basham發(fā)現(xiàn)過高的早期養(yǎng)護溫度使混凝土早期強度增長率更快，但后期強度增長率降低，Verbeck等則指出，高溫養(yǎng)護時水泥顆粒表面所形成的致密層阻止了水分進入，從而使其后期的水化程度降低。Cather與Older等研究均認為高溫干燥的養(yǎng)護環(huán)境對混凝土的耐久性不利。
溫度、濕度和風速等均是控制混凝土養(yǎng)護條件的重要因素。由于真實自然氣候條件的復雜性和隨機性，這些因素的綜合交互作用，對混凝土的性能都會產(chǎn)生不同影響。目前國內(nèi)在這一方面的研究成果還較少，且大多集中在混凝土強度上面，而對混凝土耐久性的評價還不多見。因此，本文主要研究了不同養(yǎng)護條件下混凝土性能，特別是耐久性。
2原材料
水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥，化學成分見表1;使用Ⅰ級粉煤灰，粉煤灰的化學成分見表1，品質(zhì)檢驗結(jié)果見表2;細骨料采用天然砂，細度模數(shù)為2.71，屬中砂，粗骨料采用二級配碳酸鹽碎石，表觀密度2750kg/m3，面干吸水率0.42%，含泥量0.0%，堅固性1.9%;外加劑采用液態(tài)萘系緩凝高效減水劑和改性松香酸鹽引氣劑。
3試驗與方法
混凝土試驗配合比、拌和物性能及28d抗壓強度見表3?；炷恋陌韬汀⒊尚途碊L/T5150-2001《水工混凝土試驗規(guī)程》的相關方法進行。試驗采用強制式攪拌機拌和，混凝土性能的測試均按DL/T5150-2001《水工混凝土試驗規(guī)程》的有關方法進行。
試驗養(yǎng)護條件分標準養(yǎng)護、自然養(yǎng)護、保濕養(yǎng)護3種。標準養(yǎng)護下，養(yǎng)護室的溫度控制在℃、相對濕度95%以上;自然養(yǎng)護下，測得溫度范圍為17～34℃，平均溫度在27℃左右，測得濕度為63%～89%，平均濕度75%;保濕養(yǎng)護是處在自然條件下蓋上濕麻袋養(yǎng)護。
4試驗結(jié)果及分析
4.1收縮變形
混凝土的體積穩(wěn)定性對混凝土的耐久性影響很大。在實際情況下，混凝土的收縮和膨脹都受到不同程度的外部和內(nèi)部約束。在受外部約束條件下，混凝土的收縮變形產(chǎn)生拉應力σp與應變ε之間關系是:σp=εE，式中E為混凝土彈性模量。收縮變形包括干縮、塑性收縮、自收縮以及溫度變形。當拉應力大于抗拉強度時，混凝土開裂，即σp=εE>fp。
混凝土收縮變形試驗結(jié)果見表4。從表4可以發(fā)現(xiàn)，自然養(yǎng)護試件的體積穩(wěn)定性較差，其變形絕對值要大于保濕養(yǎng)護下試件的試驗結(jié)果。這表明在混凝土施工過程中，加強對混凝土塊體的濕度保護，有利于提高混凝土的體積穩(wěn)定性。在表4的試驗結(jié)果中，試件7d之前的變形值較小，有的試件還發(fā)生膨脹，可能是因為水泥中含有MgO的緣故。水泥中MgO通常水化非常緩慢，但由于自然養(yǎng)護時溫濕度較高，水泥水化反應迅速，促進了MgO的水化，產(chǎn)生了膨脹效果。本試驗采用的水泥中MgO含量為3.29%，使得在較高溫度養(yǎng)護下混凝土試件早期易發(fā)生膨脹。
4.2抗?jié)B
混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗壓力水滲透的性能，對混凝土耐久性的影響十分重要。因為水分或侵蝕性介質(zhì)的入侵是引發(fā)混凝土質(zhì)量劣化、耐久性不足的主要原因之一。有學者認為混凝土的抗?jié)B性是評價混凝土耐久性最重要的綜合指標。就混凝土的滲透性與耐久性存在密切關系這一點，許多學者都進行了深入研究，得出的結(jié)論非常一致。美國的Metha，英國的Nevill及我國已故工程院院士吳中偉都主張，大幅度提高混凝土的抗?jié)B性是改善混凝土耐久性的關鍵。
混凝土抗?jié)B性的試驗結(jié)果見表5。從表5可以看出，標準養(yǎng)護條件下，混凝土的相對滲透系數(shù)小，抗?jié)B等級高，本試驗配合比下混凝土的抗?jié)B等級均在W24以上;在自然養(yǎng)護條件下，混凝土試塊的相對滲透系數(shù)均明顯大于標準養(yǎng)護條件下試樣的測試值，抗?jié)B等級較低，比較不同強度等級的混凝土，結(jié)果表明混凝土的強度等級越低，自然養(yǎng)護對混凝土抗?jié)B性帶來的影響越大;在保濕的自然養(yǎng)護情況下，混凝土的相對滲透系數(shù)略低于標準養(yǎng)護的測試結(jié)果，抗?jié)B等級的差別也較小，這表明加強對混凝土的濕度養(yǎng)護，有利于提高混凝土的抗?jié)B性。
4.3抗凍
凍融破壞是我國東北、西北和華北地區(qū)的水工混凝土建筑物在運行過程中產(chǎn)生的主要病害之一，對于水閘、渡槽等水工混凝土建筑物，凍融破壞的地區(qū)范圍更為廣泛。抗凍性是混凝土耐久性的一項重要指標，提高抗凍性一直是混凝土研究領域的重要課題。
Page]
混凝土抗凍等級的試驗結(jié)果見表6，經(jīng)各凍融次數(shù)后混凝土的強度保留值見表7。從表6可以發(fā)現(xiàn)，與標準養(yǎng)護相比，自然條件下混凝土試件經(jīng)各凍融次數(shù)后質(zhì)量損失率和相對動彈性模量下降率較大，按DL/T5150-2001《水工混凝土試驗規(guī)程》評定的混凝土抗凍等級也略顯低。保濕養(yǎng)護后，混凝土凍融后的質(zhì)量損失和相對動彈性模量同標準養(yǎng)護試件的測試值差別不大，且評定的混凝土抗凍等級與標準養(yǎng)護下混凝土抗凍等級一致。
如圖1、2所示，從各凍融次數(shù)后混凝土抗壓強度和劈拉強度的保留值來看，凍融循環(huán)次數(shù)越多，混凝土強度下降越顯著，如標準養(yǎng)護下，分別經(jīng)100、200次循環(huán)后，2號試件的抗壓強度從30.0MPa下降到22.7MPa、再降到13.0MPa。自然養(yǎng)護時，經(jīng)不同次數(shù)的凍融循環(huán)后，混凝土強度的下降幅度更大，如1號試件經(jīng)200次凍融循環(huán)后，抗壓強度僅為原來的36.1%，2號試件經(jīng)200次凍融循環(huán)后，抗壓強度僅為原來的32.1%;與之相比，經(jīng)200次凍融循環(huán)后，標準養(yǎng)護中混凝土的抗壓強度分別為原來的77.9%、43.3%。經(jīng)過自然條件下的保濕養(yǎng)護，混凝土經(jīng)受各凍融循環(huán)次數(shù)后強度的保留值略低于標準養(yǎng)護測試值，但大于暴露自然條件下混凝土的試驗結(jié)果，這說明改善混凝土早期養(yǎng)護條件可顯著改善混凝土的抗凍融耐久性。
5結(jié)語
加強對混凝土塊體的濕度保護，有利于提高混凝土的體積穩(wěn)定性。
養(yǎng)護條件對混凝土的抗?jié)B性和抗凍性影響很大，混凝土的強度等級越低，養(yǎng)護條件對混凝土抗?jié)B性帶來的影響越大。
經(jīng)不同次數(shù)凍融循環(huán)后，混凝土的抗壓強度、劈拉強度有不同程度的下降，凍融循環(huán)次數(shù)越多，強度下降越顯著;自然養(yǎng)護條件下混凝土的劣化速度越快。
為了提高混凝土的耐久性，加強混凝土的濕度養(yǎng)護是很重要的。
作者簡介:王迎春，男，長江水利委員會長江科學院水工程安全與病害防治工程技術研究中心，高級工程師。
|
