C60高强水工混凝土的徐变及干缩性能研究

尚志强

(灯塔市西马峰镇产业发展服务中心,辽宁 灯塔 111000)

受施工技术及自身性能等诸多因素影响,水工混凝土徐变、收缩很容易导致开裂破坏等工程风险,为降低这种开裂破坏风险必须选用合适的混凝土配制和施工技术[1]。目前,我国有许多规范、标准都规定了混凝土徐变和干缩性能试验方法,对混凝土的徐变性能进行检验或对比时应在28d龄期加载,为加快施工进度实际工程中普遍存在加载时间提前的情况,并且因施工监管不利可能存在标养时间不足的问题[2-6]。因此,有必要结合现行规范要求和现场施工存在的养护、加载时间等问题,研究揭示C60高强水工混凝土徐变及收缩性能受加载龄期以及养护制度的影响规律,旨在为低徐变高强度水工混凝土配制和推广应用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 原材料

水泥:抚顺大伙房水泥厂生产的P·O 42.5级水泥,3d、28d强度38.5MPa和57.1MPa,标稠用水量26.4%,密度3.11g/cm3。

粉煤灰:大连华能电厂生产的国电II级灰,需水比96%,细度9.5%,烧失量2.72%,28d活性指数85%。

矿粉:瓦房店诚远厂提供的S95矿粉,流动度比100%,烧失量1.77%,7d、28d活性指数80%和97%。

骨料:细度模数2.7的河砂,含泥量0.7%,连续级配粒径5～20mm的石灰岩碎石,母岩强度133.6MPa,压碎值15.3%。

外加剂:西卡540P型聚羧酸高效减水剂,减水率30%,固含量32%,拌和水选用当地自来水。

1.2 配制要求

根据设计要求,配制的水工混凝土7d、28d抗压强度(力学性能)≥54MPa和70MPa,7d弹性模量≥3.0×103MPa,90d徐变度(徐变性能)≤30×10-6MPa-1。

1.3 试验方法

根据《水工混凝土试验规程》中的方法测定各组试件的弹性模量和抗压强度,徐变及干缩性能的测试方法如下:

1)不同养护龄期。参照现行试验方法标准测定不同养护龄期试件的徐变及干缩性能:先将成型后标养至不同龄期(3d、7d、10d)的试件移入徐变室再养护至28d,在徐变室养护到28d时控制加载应力为40%的28d轴压强度,测定加载1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d时的徐变值和收缩值,参照规范计算方法确定1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d的徐变度。

2)不同加载龄期。参照现行试验方法标准测定不同加载龄期试件的徐变及干缩性能:先将成型后标养3d、7d、10d后的试件移入徐变室,试件表面干燥后控制加载应力为40%的28d轴压强度,并以此为起始时间测定加载1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d时试件的收缩值和需编制,按照规定的公式计算1d、3d、7d、14d、28d、56d、90d的徐变度,具体加载及养护方式如表1所示。

表1 加载与养护方式

1.4 试验配合比

依据《水工混凝土配合比设计规程》设定湿表观密度为2460kg/m3,控制水胶比0.3,砂率40%,胶材总量500kg/m3,外加剂用量2.5%,矿渣粉和粉煤灰掺量10%、15%。

2 结果与分析

2.1 力学性能

标养条件下试验配制的试件7d弹性模量为3.51GPa,7d、28d强度分别为64.1MPa和75.7MPa,弹性模量及抗压强度符合设计要求,各配合比试件在不同养护方式下的轴压强度如图1所示。

(a)不同养护方式

(b)不同加载龄期图1 轴压强度

由图1(a)可知,总龄期为28d的条件下,试件轴压强度随标养时间的增加而提高,标养时间从3d(B3g25)逐渐增加到7d(B7g21)时轴压强度提高2.48%,标养时间从7d(B7g21)增加到10d(B10g18)时轴压强度提高1.66%。由图1(b)可知,试件轴压强度随加载龄期的延长而增加,轴压强度从加载3d延长到7d时提高26.68%,轴压强度从加载7d延长到10d时提高3.60%。总体上,试件轴压强度在7d加载龄期内呈快速发展趋势,之后逐渐趋于稳定。

2.2 干燥收缩值

不同加载龄期及养护方式下试件的干燥收缩值变化特征如图2所示。

(a)不同养护方式

(b)不同加载龄期图2 干燥收缩值

由图2可知,试件干燥收缩值受28d龄期内不同标养时间的影响程度大于加载龄期(初期试验龄期),标养3d后(Et3)直接测定的90d干燥收缩值相比于先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d干燥收缩值增大309.09%,标养7d后(Et7)直接测定的90d干燥收缩值相比于先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d干燥收缩值增大275.00%,标养10d后(Et10)直接测定的90d干燥收缩值相比于先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d干燥收缩值增大215.91%。

试件干燥收缩值随28d龄期内标养时间的变化而改变,各龄期测定的干燥收缩值随标养时间的减小而增大,先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d干燥收缩值相比于标养10d再干燥养护18d(B10g18)测定的90d干燥收缩值增大15.79%,先标养3d再干燥养护25d(B3g25)测定的90d干燥收缩值相比于标养10d再干燥养护18d(B10g18)测定的90d干燥收缩值增大31.58%。

试件的干燥收缩值随加载龄期(初期试验龄期)的提前而增大,标养7d后(Et7)直接测定的90d干燥收缩值相比于标养10d(Et10)后直接测定的90d干燥收缩值增大18.71%,标养3d后(Et3)直接测定的90d干燥收缩值相比于标养10d(Et10)后直接测定的90d干燥收缩值增大29.50%。

2.3 徐变度及应变

1)徐变应变。不同加载龄期及养护方式下的试件徐变应变变化特征如图3。由图3可知,试件徐变应变受28d龄期内不同标养时间的影响程度大于加载龄期(初期试验龄期),标养3d后(Et3)直接测定的90d徐变应变相比于先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d徐变应变增大100.00%,标养7d后(Et7)直接测定的90d徐变应变相比于先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d徐变应变增大89.47%,标养10d后(Et10)直接测定的90d徐变应变相比于先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d徐变应变增大57.89%。

(a)不同养护方式

(b)不同养护龄期图3 徐变应变

试件徐变应变随28d龄期内标养时间的变化而改变,各龄期测定的徐变应变随标养时间的减小而增大,先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d徐变应变相比于标养10d再干燥养护18d(B10g18)测定的90d徐变应变增大12.50%,先标养3d再干燥养护25d(B3g25)测定的90d徐变应变相比于标养10d再干燥养护18d(B10g18)测定的90d徐变应变增大37.50%。

试件的徐变应变随加载龄期(初期试验龄期)的提前而增大,标养7d后(Et7)直接测定的90d徐变应变相比于标养10d(Et10)后直接测定的90d徐变应变增大18.33%,标养3d后(Et3)直接测定的90d徐变应变相比于标养10d(Et10)后直接测定的90d徐变应变增大26.67%。

2)徐变度。不同加载龄期及养护方式下的试件徐变度变化特征如图4所示。

(a)不同养护方式

(b)不同养护龄期图4 徐变度

由图4可知,试件徐变度受28d龄期内不同标养时间的影响程度大于加载龄期(初期试验龄期),标养3d后(Et3)直接测定的90d徐变度相比于先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d徐变度增大110.48%,标养7d后(Et7)直接测定的90d徐变度相比于先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d徐变度增大65.71%,标养10d后(Et10)直接测定的90d徐变度相比于先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d徐变度增大50.48%。

试件徐变度随28d龄期内标养时间的变化而变化,总体上随标养时间的减小测定的试件各龄期徐变度均逐渐增大,先标养7d再干燥养护21d(B7g21)测定的90d徐变度相比于标养10d再干燥养护18d(B10g18)测定的90d徐变度增大5.00%,先标养3d再干燥养护25d(B3g25)测定的90d徐变度相比于标养10d再干燥养护18d(B10g18)测定的90d徐变度增大35.00%。

试件的徐变度随加载龄期(初期试验龄期)的提前而增大,标养7d后(Et7)直接测定的90d徐变度相比于标养10d(Et10)后直接测定的90d徐变度增大5.06%,标养3d后(Et3)直接测定的90d徐变度相比于标养10d(Et10)后直接测定的90d徐变度增大36.08%。根据徐变度受加载龄期(初期试验龄期)的影响趋势可知,水工混凝土徐变度受成型7d内即较早龄期的影响更显著[8-11]。

3 结 论

1)低收缩高强度水工混凝土的徐变及干缩性能受加载龄期和养护方式的影响显著,成型10d内直接加载测定的试件徐变值和干缩值高于养护28d后测定的数据。在28d龄期内,水工混凝土徐变及干缩性能随标养时间的延长而减小。

2)养护10d以后,加载龄期越早水工混凝土的徐变、干缩试验结果受加载龄期的影响越显著,实际工程中应充分考虑具体养护方式及加载龄期合理确定水工混凝土的徐变和干缩性能。