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温度对混凝土性能有多大影响?

发布时间:2022-08-25 17:18
信息摘要:
本文介绍温度对混凝土性能的影响,温度升高会加快水泥的水化反应速度;温度升高,用水量增大,坍落度会变小;水结冰会破坏混凝土,增加混凝土预养期可以避免冻融破坏。


1.  温度变化对水泥水化及混凝土强度的影响

混凝土拌合物是由水泥、骨料、拌和水及外加剂等组成的混合物。在混合物拌制过程中发生的主要化学变化是水泥的水化反应,水泥水化速度与水泥细度有关,同时也是随着温度的变化而变化的,温度越高,反应越快。其间的关系服从普遍适用于各种物理化学反应的通用的Arrhenius定律。


根据研究,硅酸盐水泥水化反应速率是在实用的温度范围内以每升高10℃大约增长70%的速率按几何级数增长的,反之亦然。可见水化速率要比温度的变化强烈得多。


在上世纪80年代初,美国国家标准局做了一项试验,用水灰比等于0.43的标准试件在指定温度下浇制、密封和养护,直至指定龄期测定其抗压强度,不同温度下的混凝土强度增长如图1所示。

温度和混凝土强度增长关系

试验说明,混凝土浇筑后,强度的增长速率是随着养护温度的增高而加快的,也是随着龄期的增长而渐减的。温度对混凝土强度的影响主要是在形成强度的前10d左右的时间,而对混凝土在28天后的强度影响比较小。


2.  温度对混凝土坍落度的影响

混凝土拌和物的和易性施工经验告诉我们,在炎热天气下同样材料制成同等稠度的混凝土拌和物总要比寒冷天气多用一些水。同样拌和物的坍落度确实是随着它的温度升高而减小的。试验结果显示,为了使一般混凝土拌和物具有相等的坍落度(75mm),拌和物的温度每升高10℃,每1m3就需要增加约7kg的拌和用水(见图2)。

温度和混凝土用水量关系


3. 低温下的混凝土强度


混凝土浇筑后尚未硬化前,低温下内部水在结冰时体积会发生9%左右的增长,同时产生约2500kg/cm2的冰胀应力。这个应力值常常大于水泥石内部形成的初期强度值,使混凝土受到不同程度的破坏(即早期受冻破坏)而降低强度。此外,当水变成冰后,还会在骨料和钢筋表面上产生颗粒较大的结晶,减弱水泥浆与骨料和钢筋的黏结力,从而影响混凝土的抗压强度。当冰凌融化后,又会在混凝土内部形成各种各样的空隙,而降低混凝土的密实性及耐久性。因此,冬季混凝土施工中,水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键。


国内外进行的大量试验研究结果表明,新浇混凝土在冻结前有一段预养期,可以增加其内部液相,减少固相,加速水泥的水化作用。混凝土受冻前预养期愈长,强度损失愈小。混凝土化冻后(即处在正常温度条件下)继续养护,其强度还会增长,不过增长的幅度大小不一。对于预养期长,获得初期强度较高(如达到R2835%)的混凝土受冻后,后期强度几乎没有损失。而对于安全预养期短,获得初期强度比较低的混凝土受冻后,后期强度都有不同程度的损失。由此可见,混凝土冻结前,要使其在正常温度下有一段预养期,加速水泥的水化作用,从而避免产生混凝土早期冻害。随着混凝土龄期增加,混凝土抗冻性能也得到提高。因水泥不断水化,可冻结水量减少,水中溶解盐浓度随水化深入而浓度增加,冰点也随龄期而降低,抵抗冻融破坏的能力也随之增强。所以延长冻结前的养护时间可以提高混凝土的抗冻性。使混凝土获得不遭受冻害的最低强度,一般称临界强度,我国规定临界强度为不低于设计标号的30%,即不得低于35kg/cm2


    

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普通混凝土

普通混凝土

普通混凝土normal concrete:  一般指以水泥为主要胶凝材料,与水、砂、石子,必要时掺入化学外加剂和矿物掺合料,按适当比例配合,经过均匀搅拌、密实成型及养护硬化而成的人造石材。?混凝土主要划分为两个阶段与状态:凝结硬化前的塑性状态,即新拌混凝土或混凝土拌合物;硬化之后的坚硬状态,即硬化混凝土或混凝土。混凝土强度等级是以立方体抗压强度标准值划分,目前中国普通混凝土强度等级划分为14级:C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75及C80。  优点:原材料丰富,成本低;良好的可塑性;高强度;耐久性好;可用钢筋增强;  缺点:自重大;脆性材料。
耐久性混凝土

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高耐久性具有配合比设计难度大、施工控制要求高等特点。因此,从原材料、混凝土配置关键环节、配合比设计三个方面进行配合比试验,并从把握原材料质量、计量、搅拌、振捣与抹面和养护等方面介绍施工控制措施。
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一般是指,粗骨料粒径上限不大于15mm的混凝土。适合钢筋密度大,混凝土厚度薄的施工需求等。
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抗渗混凝土通过提高混凝土的密实度,改良孔隙结构,从而减少渗透通道,提高抗渗性。常用的办法是掺用引气型外加剂,使混凝土内部产生不连通的气泡,截断毛细管通道,改变孔隙结构,从而提高混凝土的抗渗性。
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