不同溫（濕）度養(yǎng)護(hù)條件下的路面混凝土強(qiáng)度發(fā)展及其規(guī)律初探*

上海建工材料工程有限公司 上海 200090

0 前言

回彈法用于檢驗(yàn)混凝土實(shí)體強(qiáng)度的原理主要是不同強(qiáng)度的混凝土其表面硬度不同，回彈儀反彈所取得的數(shù)值也不同，通過回彈值的不同和強(qiáng)度建立起對(duì)應(yīng)關(guān)系，最后通過回彈值線性回歸來取得混凝土的強(qiáng)度。但混凝土的表面硬度受水化程度的不同而有所影響，所以通過回彈值來檢驗(yàn)其強(qiáng)度存在一定的誤差，特別是受環(huán)境因素如溫度、濕度等影響的時(shí)候，誤差尤甚[1]。為了減小回彈法在工程實(shí)體混凝土強(qiáng)度檢測(cè)中的誤差，需要對(duì)不同溫濕度條件下的回彈法強(qiáng)度與標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度作對(duì)比，以期建立對(duì)應(yīng)的關(guān)系。

1 試驗(yàn)方法

本次試驗(yàn)對(duì)象為昆山市中環(huán)快速化改造工程中使用的C40混凝土，試驗(yàn)混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度分為2.5 ℃、5.0 ℃、7.5 ℃、10.0 ℃、12.5 ℃、15.0 ℃以及標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)（20 ℃±2 ℃）、自然養(yǎng)護(hù)（平均溫度31.2 ℃）8 個(gè)溫度階梯；養(yǎng)護(hù)的相對(duì)濕度為55%（2.5～15.0 ℃）、100%（標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，采用的是水養(yǎng)）和75%（自然養(yǎng)護(hù)，查氣象資料）等3 個(gè)不同的相對(duì)濕度；養(yǎng)護(hù)齡期分為28 d、60 d、90 d及120 d等4 個(gè)不同的養(yǎng)護(hù)齡期。以下試驗(yàn)所得的回彈強(qiáng)度及抗壓強(qiáng)度均為28 d齡期。

2 試驗(yàn)配合比

本次試驗(yàn)的研究目標(biāo)是找出低溫混凝土的強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律，以及低溫（高溫）混凝土回彈和抗壓強(qiáng)度之間的關(guān)系，由于各地區(qū)的原材料（包括膠凝材料、摻合料、粗細(xì)骨料及外加劑等）在品質(zhì)上有所差異，且各地區(qū)在外加劑等的使用習(xí)慣上或使用的技術(shù)水平上也存在著較大的差別[2]，因此我們只考慮強(qiáng)度因素，排除其他的因素條件。強(qiáng)度設(shè)計(jì)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ 55—2011）進(jìn)行，最終的配制強(qiáng)度符合國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。本次所采用的C40混凝土的配合比是近幾年在軌道交通等市政工程中普遍采用的一個(gè)配合比，具體見表1，其中混凝土的坍落度為180 mm±30 mm，水膠比為0.4。

表1 C40混凝土配合比 單位：kg/m3

3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的匯總

混凝土在不同溫（濕）度條件下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析

4.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析1

表2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

混凝土在不同溫（濕）度條件下的強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)（除標(biāo)準(zhǔn)水養(yǎng)外）如圖1所示。

圖1 混凝土的強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)（上海曲線的回彈強(qiáng)度）

根據(jù)圖1 中的散點(diǎn)圖可以求出y關(guān)于x的線性回歸方程為：

式中：y——上海曲線的混凝土回彈強(qiáng)度數(shù)值，MPa；

x——混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度，℃。

其中線性相關(guān)系數(shù)R2=0.961 2。

4.2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析2

混凝土在不同溫（濕）度條件下的強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)（除標(biāo)準(zhǔn)水養(yǎng)外）如圖2所示。

圖2 混凝土的強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)（全國曲線的回彈強(qiáng)度）

根據(jù)圖2 中的散點(diǎn)圖可以求出y關(guān)于x的線性回歸方程為：

式中：y——上海曲線的混凝土回彈強(qiáng)度數(shù)值，MPa；

x——混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度，℃。

其中線性相關(guān)系數(shù)R2=0.962 2。

4.3 混凝土在不同溫（濕）度條件下的強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)

混凝土在不同溫（濕）度條件下的強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)（除標(biāo)準(zhǔn)水養(yǎng)外）如圖3所示。

圖3 不同溫（濕）度條件下的強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)

從圖3可以清晰看出，不論是上海地方曲線還是全國曲線，除標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)外，混凝土28 d的回彈強(qiáng)度都是隨著溫度的升高而呈緩慢上升的趨勢(shì)（前面已做了回歸分析，并建立了線性回歸的方程式），但標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的混凝土回彈強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他溫度條件下的回彈強(qiáng)度，包括自然養(yǎng)護(hù)的回彈強(qiáng)度（平均溫度為31.2 ℃）。但是，不同溫度下的混凝土28 d抗壓強(qiáng)度卻是一條基本平緩的直線，強(qiáng)度的上下波動(dòng)范圍非常小，最高（7.5 ℃、抗壓強(qiáng)度48.0 MPa）和最低（標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、抗壓強(qiáng)度45.1 MPa）也只有2.9 MPa的差距，相差僅約6.0%，而根據(jù)上海地方曲線測(cè)得的回彈強(qiáng)度的最高和最低值要相差18.6 MPa，相差約43.9%；根據(jù)全國曲線測(cè)得的回彈強(qiáng)度的最高和最低值也要相差15.2 MPa，相差約36.6%。

從圖3及試驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總表2還可以看出，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的回彈強(qiáng)度和試塊抗壓強(qiáng)度最接近，無論是上海曲線還是全國曲線，兩者的強(qiáng)度比（回彈強(qiáng)度值/抗壓強(qiáng)度值）都達(dá)到了0.92以上。

4.4 混凝土在不同溫（濕）度條件下的強(qiáng)度對(duì)比

混凝土在不同溫（濕）度條件下的強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)對(duì)比（除標(biāo)準(zhǔn)水養(yǎng)外）如圖4所示。

圖4 不同溫（濕）度條件下的強(qiáng)度對(duì)比

從圖4中可以清楚看出，除標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)溫度（20 ℃±2 ℃，相對(duì)濕度100%）外，混凝土在其他溫（濕）度條件下的回彈強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗壓強(qiáng)度，而且溫度越低，差距相應(yīng)也越大，上海地方曲線的回彈強(qiáng)度和全國曲線的回彈強(qiáng)度則基本接近。

5 結(jié)果分析

1）和標(biāo)準(zhǔn)水養(yǎng)的混凝土抗壓強(qiáng)度相比較，溫度上升（2.5～31.5 ℃），混凝土抗壓強(qiáng)度沒有發(fā)生明顯變化，且其他各溫（濕）度條件下的混凝土抗壓強(qiáng)度還都略高于標(biāo)準(zhǔn)水養(yǎng)的混凝土抗壓強(qiáng)度[3]。

2）和標(biāo)準(zhǔn)水養(yǎng)的混凝土回彈強(qiáng)度相比較，溫度上升（2.5～31.5 ℃），混凝土回彈強(qiáng)度也隨之小幅上升，且其他各溫（濕）度條件下的混凝土回彈強(qiáng)度都遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)水養(yǎng)的混凝土回彈強(qiáng)度（無論高溫還是低溫）。

以上2 點(diǎn)都說明：從對(duì)混凝土強(qiáng)度發(fā)展的影響來看，濕度可能是超過溫度的一個(gè)影響因素，且這種影響僅限于對(duì)混凝土外在質(zhì)量的影響（這里把回彈強(qiáng)度視為外在質(zhì)量），對(duì)內(nèi)在質(zhì)量的影響不大（這里把抗壓強(qiáng)度視為內(nèi)在質(zhì)量），當(dāng)然對(duì)外在質(zhì)量的影響肯定是在一定的相對(duì)濕度范圍內(nèi)，且這種相對(duì)濕度必定存在一個(gè)臨界值。

6 結(jié)語

1）混凝土的內(nèi)在質(zhì)量（抗壓強(qiáng)度），養(yǎng)護(hù)溫（濕）度無論高低（在2.5 ℃≤溫度≤31.5 ℃，55%≤相對(duì)濕度≤100%的前提下），在齡期達(dá)到28 d時(shí)基本一致，不隨溫（濕）度的變化而發(fā)生明顯變化，但強(qiáng)度的發(fā)展速率卻隨著溫度的上升而明顯加快[4]。

2）混凝土的外在質(zhì)量（回彈強(qiáng)度）隨著溫度的升高而呈緩慢上升的趨勢(shì)，但各種溫度條件下的混凝土的外在質(zhì)量，由于相對(duì)濕度的差別，和標(biāo)準(zhǔn)水養(yǎng)（相對(duì)濕度≥100%）的混凝土外在質(zhì)量相比，存在較大差距[5]。

3）影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的2 點(diǎn)因素。一是養(yǎng)護(hù)條件的影響。低（高）溫養(yǎng)護(hù)28 d的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從嚴(yán)格意義上講應(yīng)是養(yǎng)護(hù)了27 d，因?yàn)榈?天成型是在成型間（20～25 ℃室溫下）成型的，第2天拆模后再放入低溫箱進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的。這和在預(yù)設(shè)的低溫條件下成型（例如2.5 ℃）并養(yǎng)護(hù)可能存在著一定誤差，但從整個(gè)試驗(yàn)結(jié)果情況來看，可能影響并不大（主要指強(qiáng)度，因?yàn)椴皇莾鋈跍囟拳h(huán)境），但卻實(shí)際存在。二是自然條件下相對(duì)濕度測(cè)量數(shù)據(jù)的影響。因?yàn)楸敬卧囼?yàn)沒有進(jìn)行自然條件下相對(duì)濕度的測(cè)量統(tǒng)計(jì)工作，只是根據(jù)上海的氣象資料進(jìn)行的估算，因此試驗(yàn)點(diǎn)的相對(duì)濕度和實(shí)際的情況可能會(huì)有一定的誤差，這種誤差也會(huì)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析造成一定的影響。