養(yǎng)護(hù)對(duì)C120 高性能混凝土強(qiáng)度影響的研究

王利靜

(北京新奧混凝土集團(tuán)有限公司)

前言

目前，高性能混凝土已然成為土木工程材料界的熱門話題，高性能混凝土(high performance concrete)以其出色的耐久性、工作性、體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，被認(rèn)為是目前全世界性能最全面的混凝土，由于其優(yōu)越的性能，應(yīng)用于橋梁i［1］、高層建筑、以及一些惡劣環(huán)境中。而高強(qiáng)度的高性能混凝土有更明顯的優(yōu)勢(shì)，強(qiáng)度增長(zhǎng)快，能夠縮短工期。對(duì)超高強(qiáng)高性能混凝土研究已經(jīng)成為了目前混凝土研究的新的方向。

1 原材料

用于C120 高性能混凝土的水泥要求有高的強(qiáng)度和高的耐久性。本文采用冀東P.O52.5 進(jìn)行試驗(yàn)。采用的砂子為淶水二區(qū)中砂，細(xì)度模數(shù)為2.92，含泥量為0.1%，C120 高性能混凝土采用玄武巖碎石，粒徑范圍為5-20mm 的連續(xù)級(jí)配。礦粉采用天津行龍S95 級(jí)礦粉，比表面積458m2/kg，流動(dòng)度比99%，7 天活性指數(shù)82.9%，28 天活性指數(shù)102%。粉煤灰采用西安建筑科技大學(xué)的超細(xì)粉煤灰，燒失量4.6%，需水量比90%，45μm 篩余1.0%，以30%代替水泥得出的膠砂與水泥膠砂比較，7 天活性指數(shù)為65%，28 天活性指數(shù)為78%。硅灰采用甘肅三遠(yuǎn)硅灰，45μm 篩余為0.6%，需水量比121%，流動(dòng)度74%。本文外加劑采用的LG 化學(xué)保坍型外加劑母液，減水率為40%，固含量為50%。拌合用水采用飲用水。

2 配合比

本論文選用配合比水膠比為0.18，砂率為36%。各種材料的加入量如下表:

3 試驗(yàn)方法

(1)常溫養(yǎng)護(hù)分析:采用60L 的強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌合，試驗(yàn)分三盤進(jìn)行，每盤攪拌45L，由于高性能混凝土水膠比較小，攪拌時(shí)間延長(zhǎng)至360S。保證每盤配合比和原材料不變，備料需一次性備齊。每盤成型4組試塊。分別標(biāo)記為A、B、C、D。A 為標(biāo)準(zhǔn)方法，指的是成型之后立即蓋膜，在20 ±5℃條件下24h 之后拆模，置于養(yǎng)護(hù)室標(biāo)養(yǎng)。B 為成型之后置于室外2h之后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù);C 為成型之后置于室外于8h 之后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù);D 為置于室外12h 之后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。

(2)高溫養(yǎng)護(hù)分析:用60L 的強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌合，試驗(yàn)分四盤進(jìn)行，每盤攪拌45L，由于高性能混凝土水膠比較小，攪拌時(shí)間延長(zhǎng)至360S。保證每盤配合比和原材料不變，備料需一次性備齊。每盤成型4組試塊。標(biāo)記為E、F(分別取兩組)。E 為45℃養(yǎng)護(hù)，F(xiàn) 為75℃養(yǎng)護(hù)。

(3)試驗(yàn)用中砂，需要經(jīng)過烘干篩分后，分級(jí)進(jìn)行清洗，烘干。使用時(shí)進(jìn)行每級(jí)級(jí)配，細(xì)度模數(shù)為2.92 取樣測(cè)試含泥量，含泥量保持在0.1%。

(4)參照GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)，采用150* 150* 150mm 的標(biāo)準(zhǔn)試塊進(jìn)行試驗(yàn)。

4 結(jié)果分析

(1)不同的早期養(yǎng)護(hù)對(duì)c120 強(qiáng)度的影響

采用固定的C120 高性能混凝土的配比，每盤攪拌45L，采用150* 150* 150mm 的試模，攪拌三盤進(jìn)行試驗(yàn)，每盤成型4 組。分別標(biāo)記為A、B、C、D。A為標(biāo)準(zhǔn)方法養(yǎng)護(hù)，為對(duì)比試樣，是以成型之后立即蓋膜，在20 ±5℃條件下養(yǎng)護(hù)24h 之后拆模，拆模之后置于養(yǎng)護(hù)室以20 ±2℃，濕度為95%以上的環(huán)境中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。B 為成型之后置于室外，不采取任何養(yǎng)護(hù)措施，靜置2h 之后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù);C 為成型之后置于室外于6h 之后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù);D 為置于室外12h之后進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)。并對(duì)當(dāng)天室外溫濕度進(jìn)行記錄，下表1 為溫濕度記錄表，下表2 為各齡期的抗壓強(qiáng)度值。

表1 試拌當(dāng)天溫濕度記錄表

表2 不同養(yǎng)護(hù)方式下的各齡期抗壓強(qiáng)度值

通過表中的數(shù)據(jù)可以看出，混凝土早期的養(yǎng)護(hù)對(duì)其抗壓強(qiáng)度有影響，養(yǎng)護(hù)越早，抗壓強(qiáng)度越高，相反，越晚養(yǎng)護(hù)，對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響幅度較大。

根據(jù)常全文ii［2］等的研究發(fā)現(xiàn)，普通混凝土在分別暴露于太陽下2h、4h、8h 時(shí)，抗壓強(qiáng)度降幅最高可降低30%。對(duì)于高性能混凝土，前期降幅較高，后期降幅較小，其原因有可能是高性能混凝土中有部分細(xì)度較小的礦物摻和料，在常規(guī)混凝土進(jìn)行的水化的過程中又有部分生成硅酸鈣的反應(yīng)，由于水化反應(yīng)原材料的補(bǔ)給，水化反應(yīng)相對(duì)較快，當(dāng)水消耗完全時(shí)，水化反應(yīng)終止，硅酸鈣的生成反應(yīng)也開始停止，由于在室外養(yǎng)護(hù)以及水化反應(yīng)的進(jìn)行，導(dǎo)致C120高性能混凝土由于缺水導(dǎo)致的混凝土干縮開裂等一系列反應(yīng)，使得混凝土中產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫，有些裂縫不可逆，導(dǎo)致早期混凝土強(qiáng)度降低較多，在后期進(jìn)行正常標(biāo)養(yǎng)的情況下，混凝土內(nèi)部的部分反應(yīng)又繼續(xù)進(jìn)行，逐漸填補(bǔ)抵消部分內(nèi)部缺陷，使得強(qiáng)度比起標(biāo)養(yǎng)降低，但是降幅偏小。早期缺水越嚴(yán)重，混凝土由于缺水導(dǎo)致的開裂越嚴(yán)重，所以養(yǎng)護(hù)時(shí)間越晚，對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響越大。

(2)標(biāo)養(yǎng)和快養(yǎng)對(duì)c120 高性能混凝土強(qiáng)度的影響

用60L 的強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌合，試驗(yàn)分四盤進(jìn)行，每盤攪拌45L，由于高性能混凝土水膠比較小，攪拌時(shí)間延長(zhǎng)至360S。保證每盤配合比和原材料不變，備料需一次性備齊。每盤成型4 組試塊。標(biāo)記為E、F(分別取兩組)。E 為45℃養(yǎng)護(hù)，F(xiàn) 為75℃養(yǎng)護(hù)。下表為兩種養(yǎng)護(hù)條件下24h、48h 的抗壓強(qiáng)度:

通過表中可以看出，C120 高性能混凝土對(duì)快速養(yǎng)護(hù)的溫度有要求，快養(yǎng)溫度不宜過高，這是由于C120 高性能混凝土內(nèi)部水化反應(yīng)相較于普通混凝土較快，不僅有原來水泥中的硅酸鈣水化反應(yīng)，還有超細(xì)礦物摻合料與水化反應(yīng)產(chǎn)生的氫氧化鈣反應(yīng)生成硅酸鈣，再進(jìn)行水化反應(yīng)，導(dǎo)致內(nèi)部水化熱較多，當(dāng)在75℃快養(yǎng)時(shí)，由于反應(yīng)過快，導(dǎo)致內(nèi)外部溫差過大，由于溫度應(yīng)力導(dǎo)致內(nèi)部部分開裂，對(duì)強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。

5 結(jié)論

根據(jù)本文試驗(yàn)結(jié)果分析，可得出以下結(jié)論:

(1)C120 高性能混凝土的早期養(yǎng)護(hù)對(duì)其強(qiáng)度產(chǎn)生一定的影響，早期養(yǎng)護(hù)越早，對(duì)混凝土的強(qiáng)度越好。

(2)對(duì)于C120 高性能混凝土來說，其初期水化反應(yīng)較快，水化熱較多，初期養(yǎng)護(hù)溫度越高，混凝土的抗壓強(qiáng)度越低。

(3)對(duì)于工地施工來說，盡量避免夏季高溫施工，并采取一定的降溫措施。C120 高性能混凝土硬化快，可以根據(jù)實(shí)際情況盡早進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

［1］陳安亮、徐曦等，HPC 及其在橋梁中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)［J］，混凝土世界，2015.3∶80∶83.

［2］常全文、李青春、劉才瑋等，混凝土早期養(yǎng)護(hù)對(duì)其抗壓強(qiáng)度的影響［J］，建筑施工，2010.01∶66-68.