冬季施工条件下混凝土性能试验分析

王丕祥 李吉兴

(东北林业大学土木工程学院,黑龙江 哈尔滨 150040)

·建筑材料及应用·

冬季施工条件下混凝土性能试验分析

王丕祥 李吉兴

(东北林业大学土木工程学院,黑龙江 哈尔滨 150040)

从冬季施工的角度出发，结合黑龙江地区冬季施工周期较长的实际情况，通过实验室模拟冬季施工条件，得到了不同混凝土强度的增长规律及不同温度下混凝土的抗冻临界强度，并根据标准养生不同龄期的混凝土强度，推算出了混凝土达到抗冻临界强度的时间。

冬季施工，混凝土，抗冻临界强度，温度

0 引言

在低温条件下，混凝土强度增长受到影响。如果混凝土温度降到冰点以下，出现早期受冻，混凝中水分开始膨胀，在混凝土龄期较短、强度较低的情况下，就会造成混凝土强度和耐久性的损失。因此，找到其在低温下的强度的形成规律，得到临界抗压强度和临界抗压强度的最低温度，可以为施工及试验人员提供参考依据。

1 混凝土配合比试验

1.1 指导思想

混凝土的配合比设计既要满足生产工艺的需求，又要满足结构经济性指标，降低成本，其基本原则为：1)确定合理水灰比，保证混凝土强度。2)合理选取砂率，保证混凝土的包裹性能。3)采用高效减水剂，增强混凝土性能，降低生产成本。4)依据工程资料，调配确定混凝土的配合比，使混凝土达到最理想状态。

1.2 原材料的检测与选用

选用亚泰P.O42.5水泥，其性能见表1；细骨料选用模数为2.8的普通中砂；减水率约为35%的聚羧酸盐类高效减水剂；采用粒径为5 mm～10 mm，10 mm～20 mm，20 mm～30 mm碎石进行合成级配；掺量为5%的防冻剂。

表1 水泥性能指标

1.3 试配、确定配合比

依据JGJ 51—2011普通混凝土配合比设计规程，以及试配效果得到最终质量配合比，见表2。

表2 混凝土配合比设计

不同混凝土强度等级标准试块标养28 d的抗压强度见表3。

2 冬季施工条件下混凝土抗冻临界强度分析

2.1 防冻剂对低温混凝土早期强度的影响

根据实验配合比，每三个试块一组，标准养生条件下，6 h，12 h，18 h，24 h，30 h，36 h，42 h，48 h时混凝土抗压强度值见表4。建立混凝土强度与时间的关系，见图1。

表3 28 d混凝土强度实测值 MPa

表4 不同龄期混凝土抗压强度实测值 MPa

由表4和图1可知，添加5%防冻剂后能够提高混凝土的前期强度，但是随着养生龄期的增长，防冻剂对混凝土早期强度的影响逐渐减弱，其原因为防冻剂内含有早强成分，加速了早期混凝土内水泥的水化速度，从而提高了混凝土的早期强度。

2.2 不同温度下不同强度混凝土抗冻临界强度

为了找到低温条件下混凝土的抗冻临界强度，首先得到标养条件下混凝土前期的强度增长曲线，即图1，并以此作为参照。然后再做一组对比试验，依次标准养6 h，12 h，18 h，24 h，30 h，36 h，42 h，48 h，然后在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃温度下养生7 d，再标准养生至28 d。找到28 d达到标养强度95%的预养时间，然后根据图1，找到该预养时间下，混凝土标养所达到的混凝土强度，就是该强度等级的混凝土在该温度条件下的抗冻临界强度。

负温混凝土经不同预养温度和时间后，标养到28 d混凝土抗压强度见表5。

2.2.1 C30抗冻临界强度分析

图2,图3分别为未加防冻剂和掺5%防冻剂的条件下，C30混凝土在不同低温条件下、不同预养时间的28 d强度变化曲线关系。

表5 负温混凝土经不同预养温度

由图2,图3分析可得，在未添加防冻剂时，C30混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，达到抗冻临界强度的时间分别为28 h，33 h，36 h，对应图1得,抗冻临界强度分别为4.1 MPa，6.7 MPa，6.4 MPa；掺入5%防冻剂时，C30混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，达到抗冻临界强度的时间分别为24 h，31 h，33 h，抗冻临界强度分别为4.5 MPa，6.6 MPa，7.4 MPa。

2.2.2 C40 抗冻临界强度分析

图4，图5分别为未加防冻剂和掺5%防冻剂的条件下，C40混凝土在不同低温条件下、不同预养时间的28 d强度变化曲线关系。

由图4，图5分析可得，在未掺入防冻剂时，C40混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，达到抗冻临界强度的时间分别为22 h，28 h，34 h，对应图1可得抗冻临界强度分别为5.4 MPa，8.2 MPa，10.7 MPa；掺入5%防冻剂时，C40混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，达到抗冻临界强度的时间分别为14 h，18 h，28 h，抗冻临界强度分别为3.4 MPa，5.1 MPa，8.8 MPa。

2.2.3 C50抗冻临界强度分析

图6，图7分别为未加防冻剂和掺5%防冻剂的条件下，C50混凝土在不同低温条件下、不同预养时间的28 d强度变化曲线关系。

由图6，图7分析可得，在未掺入防冻剂时，C50混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，达到抗冻临界强度的时间分别为16 h，24 h，28 h，对应图1可得抗冻临界强度分别为5.2 MPa，11.8 MPa，15.3 MPa；掺入5%防冻剂时，C50混凝土在0 ℃，-5 ℃，-10 ℃，达到抗冻临界强度的时间分别为12 h，17 h，24 h，抗冻临界强度分别为3.6 MPa，6.5 MPa，11.4 MPa。

3 结语

1)防冻剂能够有效的加快早期水泥的水化反应，从而提高混凝土的早期强度。2)随着温度的降低，混凝土的抗冻临界强度逐步降低，其时间逐步延长。3)防冻剂能够有效的缩短不同等级混凝土达到抗冻临界强度的时间，平均提高4 h～6 h；对抗冻临界强度没有明显提高。

[1] 杜 森.负温混凝土的抗冻临界强度及其与耐久性的关系研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,2013.

[2] 刘 宇.负温混凝土抗冻临界强度与微观结构的研究[D].沈阳：沈阳建筑大学,2011.

[3] 杨英姿,王 政,高小建,等.负温混凝土的受冻临界强度及其耐久性[J].武汉理工大学学报,2009(2):37-41.

[4] 刘润清.多因素影响下低温混凝土抗冻临界强度的研究[D].大连：大连理工大学,2011.

[5] 刘 行,李铁锋.不同减水剂类型对负温混凝土早期抗冻临界强度影响的机理研究[J].广东建材,2012(11):35-37.

The test analysis on concrete performance under winter construction conditions

Wang Pixiang Li Jixing

(CivilEngineeringCollege,NortheastForestryUniversity,Harbin150040,China)

From the perspective of winter construction, combining with the practical situation of Heilongjiang long winter construction cycle, through the laboratory simulation winter construction conditions, got the growth rule of different concrete strength and the antifreeze critical strength of concrete under different temperature, and according to the concrete strength of standard curing different ages, calculated the time of concrete achieved antifreeze critical strength.

winter construction, concrete, antifreeze critical strength, temperature

1009-6825(2015)32-0100-03

2015-09-09

王丕祥(1969- )，男，副教授； 李吉兴(1990- )，男，在读硕士

TU528

A