矿物掺合料对高岩温条件下衬砌混凝土性能影响.pdf

第 3 7卷第 2期 2 0 1 5年 2月 铁 道 学 报 J OURNAL OF THE CHI NA RAI LWAY S OCI ETY Vo1 ． 37 NO． 2 Fe br ua r y 201 5 文 章 编 号 ：1 0 0 1 — 8 3 6 0 ( 2 0 1 5 ) 0 2 — 0 1 1 8 — 0 7 矿物掺合料对高岩温条件下衬砌混凝土性能影响 王 艳 ，何廷树 ，程 磊。 ，苏 晓峰。 ( 1 ．西安建筑科技大学 材料科学 与工程博 士后科研 流动站 ，陕西 西安 7 1 0 0 5 5 ； 2 ． 西安建 筑科 技大学 陕西西部建筑科技 国家重点实验室 培育基地 ，陕西 西安7 1 0 0 5 5 ； 3 ．中铁第一勘察设计 院集 团有 限公 司，陕西 西安 7 1 0 0 4 3 ) 摘 要 ：高岩温隧道施工是随着各国高速交通 网不断延伸而 出现 的新 的技术 问题 ， 这种 特殊施工 条件会使 隧道 衬砌混凝 土的力学性能 和耐 久性 都受到影响 。本文通过实验室 内模拟高岩温施工环境 ， 重 点研究 高岩温养护 条 件下不 同矿物掺合料对 混凝 土力 学性 能及耐久性能的影 响规律 。结果表 明 ： 高 岩温养 护条件 下， 普通 混凝 土与 掺合料混凝 土的抗 压强度均呈下降趋势 ， 但下降 幅度不 同 ； 湿度 5 O 时， 随着 温度的升高 ， 矿渣 粉} 昆凝土 的抗 压 强度下 降幅度 最大， 粉煤灰混凝土 的抗压强度下 降幅度 最小 ， 当温度超过 5 O℃时 ， 粉煤灰混凝 土 的强度反 而高 于矿 渣粉混凝 土 ； 矿渣粉混凝土 的强度对 于湿度 变化 最敏感 ， 8 O℃时 ， 随着 湿度 的增 大 ， 矿渣 粉混凝土 的强度提 高幅度最大 ； 各种混凝土 的抗渗性 与抗碳化 性能基本 随养护温度的升高而降低 ， 普通混凝土下 降最为 明显 ， 粉煤 灰混凝土的抗渗性与抗碳化性能受养护温度影响最小 。 关键词 ： 混凝 土；矿物掺合料 ；高岩温 ；力学性能 ；耐久性 能 中图分类号 ： TV 4 2 3 ； TU5 2 8 文献标 志码 ：A d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 O 0 1 - 8 3 6 0 ． 2 0 1 5 ． 0 2 ． 0 1 8 Ef f e c t o f M i n e r a l Ad m i x t u r e o n Pr o p e r t i e s o f Li n i n g Co n c r e t e u nd e r Hi g h — t e mpe r a t u r e Ro c k W a l l Co n d i t i o n W ANG Ya n ， HE Ti n g— s hu ， CH ENG Le i 。， SU Xi a o — f e ng 。 ( 1 ． M a t e r i a l Sc i e nc e a n d En g i n e e r i n g Ce nt e r f o r Po s t — d o c t o r a l S t u d i e s ， Xi ’ a n Un i v e r s i t y o f Ar c h i t e c t u r e a nd Te c h n o l o g y， xi ’ a n 7 1 0 0 5 5， Ch i n a 2 ． S t a t e Ke y La ho r a t o r y o f W e s t e r n Ar c h i t e c t ur e a nd Te c h n o l o g y Cu l t i v a t i n g Ba s e ， Xi ’ a n Uni v e r s i t y o f Ar c h i t e c t u r e a n d Te c h n o l o g y ， Xi ’ a n 7 1 0 05 5， Chi n a； 3 ． Ch i na Ra i l wa y Fi r s t S u r v e y a n d De s i g n I n s t i t u t e Gr o u p Co ．， Lt d ．， Xia n 7 1 0 0 4 3 ， Ch i n a ) Ab s t r a c t ： Tu nne l c on s t r u c t i on u nd e r h i gh t e m p e r a t u r e r o c k wa l l c o nd i t i o n pr e s e nt s n e w t e c hn i c a l p r ob l e ms t h a t a r i s e wi t h h i g h — s p e e d t r a n s p o r t a t i o n n e t wo r k c o n t i n u o u s l y e x t e n d i n g i n t h e wo r l d ． Th e s e s p e c i a l c o n s t r u c t i o n c on di t i on s c a n i nf l u e nc e t h e m e c h a ni c a l pr o pe r t i e s a nd d u r a b i l i t y of l i ni n g c on c r e t e i n t he t un ne 1 ．Thr ou g h l a bo — r a t o r y s i m u l a t i on of c o ns t r uc t i o n e nv i r on me nt u nd e r hi g h t e m p e r a t u r e r oc k wa l l c o nd i t i on， t hi s pa p e r f o c us e s on i nv e s t i g a t i o n o n t he i n f l ue nc e r u l e o f m i n e r a l a d m i x t u r e o n t he m e c ha ni c a l p r o pe r t i e s a n d du r a bi l i t y o f l i ni ng c o nc r e t e un de r t hi s c o nd i t i on ．Re s ul t s s h ow t h a t c o mpr e s s i ve s t r e n gt h o f bo t h n or ma l a nd m i n e r a l a d m i x t ur e c o nc r e t e d e c r e a s e d un de r hi g h c ur i n g t e m pe r a t u r e r o c k wa l l e nv i r o nme n t ．W he n h umi d i t y wa s 5 0 ， t h e c o m— pr e s s i v e s t r e ng t h o f s l a g c o n c r e t e d e c r e a s e d s i g ni f i c a nt l y wi t h i nc r e a s e o f t he c ur i ng t e mpe r a t ur e， a nd t he c o m — p r e s s i v e s t r e ng t h of f l y a s h c o nc r e t e h a d t he mi n i m u m d r op ．H o we ve r， whe n t he t e mpe r a t ur e wa s hi g he r t h a n 5 0℃ ， t h e s t r e n g t h o f f l y a s h c o n c r e t e wa s h i g h e r t h a n t h a t o f t h e s l a g c o n c r e t e ． S l a g c o n c r e t e s t r e n g t h i s t h e m o s t s e ns i t i v e t o humi d i t y c ha n ge s ． W he n t e mpe r a t u r e wa s 8 0 ℃ ， t he c omp r e s s i v e s t r e ng t h of s l a g c on c r e t e i n— c r e a s e d s i g ni f i c a nt l y wi t h i nc r e a s e o f t he c ur i ng hu mi di t y． Ant i — p e r me a b i l i t y a nd c a r bo na t i o n r e s i s t a nc e of di f f e r — e n t ki nd s o f c o nc r e t e de c l i n e d wi t h t he i nc r e a s e o f c ur i n g t e mpe r a t ur e ． The r e i nt o， t he d ur a b i l i t y o f t h e or d i na r y 收稿 日期 ：2 0 1 4 0 3 — 0 8 ：修回 日期： 2 0 1 4 O 4 一 l 8 基金项 目：国家 自然科学基 金青 年科学基金 ( 5 1 3 0 8 4 4 5 ) ； 铁道部科技研究开发计划( 2 0 l 1 G 0 2 7 一 B ) ； 陕西省教育厅 专项科研计划 ( 2 0 1 3 J K0 9 7 2 ) 作者简介 ：王艳( 1 9 8 2 一 ) ， 女 ， 湖北 随州人 ， 讲师 ， 博士 。 E — ma i l ：w a n g y a n w j x @ 1 2 6 ． c o rn 第 2 期 王艳等 ： 矿 物掺 合料对高岩温条件下衬砌混凝土性能影 响 c o nc r e t e d r op pe d o f f s i g ni f i c a nt l y，wh i l e t he a nt i — p e r me a bi l i t y a nd c a r bo na t i on r e s i s t a nc e o f f l y a s h c o nc r e t e we r e 1 e a s t a f f e c t e d ． Ke y wo r d s： c on c r e t e ； mi ne r a l a d m i x t ur e c o nc r e t e； hi gh t e m pe r a t ur e r o c k wa l l ； me c h a n i c a l p r o p e r t y； du r a b i l i t y 实 际工程 中的一 些 深 埋 长 隧 道 由于 地层 岩 性 、 岩 浆 活 动 以及地 下水 的活 动 等 因素 ， 表 现 出高 岩 温 的 特 殊施工条件。这种特殊施工条件使隧道衬砌混凝土的 力学性能和耐久性都受到影响。目前工程界对于高岩 温并没有统一 的界定 ， 但是 已有 的工程实例显示 ， 施工 过 程 中遇 到 4 O℃ 及 以上 的岩温 或 者泉水 ， 就 已考 虑该 问题对 隧道衬砌 的影 响。比如 意大利 的里 昂一都灵 ( L y o n - T u r i n ) 隧道施工过程中遇到 4 0℃的岩温问题引 起 关注 ； 新圣 哥达 隧道遇到 4 5℃的岩温 问题 ， 在 试验 隧 洞 内进行 了 5 O℃ 的温度 对支护质 量和施工 技术 的影 响 研 究 ； 日本 的安 房 隧道在 施工 过 程 中当岩 温达 到 4 5℃ 时采取设 置裂缝 诱 发缝 的措 施 防止 隧道 衬砌 开 裂 。另 外意大利的亚平宁( A p p e n i n e ) 铁路隧道 ， 我国的高黎贡 山铁路隧道 等都遇 到了高岩 温施工 的难题 。 已有 的研 究表 明 ， 高温 蒸汽 养 护条件 下 ， 混凝 土 的 初 期水 化 速度 加快 ， 初 凝 和终 凝 提 前 ， 早 期 强 度 提 高 ， 但是后期强度及耐久性能降低口 。谭克锋等[ 7 通过 早期蒸养试验发现掺人硅灰 、 粉煤灰 、 矿渣可 以消除高 温负效应 ， 其中硅灰效果最佳， 矿渣效果最差 。贺智敏 等 _ 1 认 为在 低水 胶 比时 ， 粉 煤 灰 掺 量 2 O 以下 ， 可 以 消除蒸养混凝土后期 的高温负效应 。林 鹏等口 通过 对常温条件不同养护湿度对混凝土性能的影响研究发 现 ， 掺 合料 混凝 土对 于 湿度 的变 化更 敏感 ， 随着湿 度 的 降低 ， 粉煤灰与矿渣粉双掺混凝土的强度降幅大于普 通混凝土 。以上这些研究大部分基 于高温蒸养条件 ， 养 护湿 度很 大 。 随着我国高速铁路 的发展 ， 在一些线路( 如拉萨至 日喀则 铁路 线 ) 的施 工 过程 中， 部分 隧道 的岩 壁温 度较 高 ， 但是环境湿度较低 ， 在这种更加 特殊 的高岩温 、 低 湿 度施 工条 件 下掺 合料 的加 入 能否 消除 混凝 土后 期 的 高温负效应少有研究。本文通过实验室内模拟高岩温 施 工环 境 ， 重 点研究 了不 同掺 合 料 对 高 岩 温养 护 条件 下 混凝 土力 学 性能 及 耐 久 性 能 的影 响规 律 ， 为解 决 高 岩温衬砌混凝土的性能劣化 问题提供理论依据。 1 试 验概况 1 ． 1 混凝 土 配合 比 采用 4种 混 凝 土 配 合 比 ， 水 胶 比均 为 0 ． 4 2 ， 主要 考虑掺合料的影响， 掺合料的总量为 2 5 9 ／ 6 ， 见表 1 。水 泥采用 P ． 0 4 2 ． 5 普通硅酸盐水泥 ； 粉煤灰采用 Ⅱ级粉 煤 灰 ； 矿渣 粉 为 $ 9 5矿 粉 ； 中砂 ， 含 泥 量 1 ． 1 9 ／ 5 ； 碎 石 ， 级 配 5 ～ 3 1 ． 5 mm， 压 碎 指 标 8 ． 3 ； K DS P 一 1型 聚 羧 酸 减水 剂 ， 含 固量 2 2 ． 5 ， 减 水率 2 7 。P C代 表普 通 混凝土 ， F A代 表单 掺粉煤灰混凝土 ， S P代表单 掺矿 渣粉混凝土 ， F A+S P代表 粉煤 灰 与矿 渣粉 双掺 混 凝 土 。 表 1混 凝 土 配 合 比 1 ． 2养 护 制度 为在实验室内真实模拟高岩温施工条件， 选择拉 萨至 日喀则铁路线隧道 中遇到的高岩温进行调查。实 际勘 测 中 ， 地 热水 温在 4 5 ～8 0℃之 间 。对 施工 现场 的 温度进行实时监测 ， 数据显示 ， 开挖掌子面岩温最高达 到 5 0℃ 。 施工 现场 的温 度 监 测数 据 还 显 示 ： 尽 管 围岩 初 始 温度不同， 但初期支护拱顶外表面温度均在隧道开挖 5 d内出现大幅度下 降， 5 d后基 本降至 3 o℃左右 。 另外在高岩温隧道衬砌} 昆 凝 土施工时 ， 混凝土浇筑后 终凝 前不 能洒 水 ， 以 防对 混 凝 土 表 面性 能 造 成 不 利 影 响 ， 这段时间混凝土的养护特点是高温低湿。混凝土 终凝 以后可洒水养护 ， 温度还未降下来 时混凝土 的养 护特点是高温高湿 ； 当衬砌温度降至环境温度 ， 其养护 特点 是 自然养 护 。因此 在实 验室 中模 拟高 岩温 隧道 衬 砌混 凝土 养护 制度 时 分 为 两个 阶段 ， 即高 温 养 护 阶 段 和标准养护阶段。为确定高温阶段 的养护时间， 开展 两组 对 比试验 ， A 组是 在温 度 8 0℃ 、 湿 度 5 0 高温 阶 段养 护 1 d ， 然后 转 为 标 准 养 护； B组 也 是 在 温 度 8 o℃、 湿度 5 O 的高温阶段养护 1 d ， 然后保持 8 O℃ 温度 不变 ， 将 湿度增 加 到 9 0 以上 再 持续 养 护 2 d ， 然 后转为标准养护。测试其 3 d 、 7 d 、 2 8 d 、 6 0 d抗压强 度 ， 结果 见表 2 。 表 2 两种养护方式下混凝土抗压 强度 MP a 分 组 3 d 7 d 2 8 d 6 0 d 1 2 O 铁 道 学 报 第 3 7 卷 表 2数据显示各个龄期两组 的抗压强度相差不 大， 说明 1 d以内特别是终凝前的高温低 湿养护对 隧 道衬砌混凝土强度影响最大 。因此本文在试验中高温 养护 阶段 的养 护 时间定 为 1 d ， 然 后转 为标 准养 护 。 为分析不 同岩温以及不 同湿度对掺合料混凝土性 能的影响规律 ， 考虑到拉 日铁路线 中隧道 的地热水温 在 4 5 ～8 O℃之间， 高温养护 阶段分别考虑 了温度和湿 度 的影 响 ， 养 护 条 件 分 别 取 ① 温 度 5 O℃ 、 6 0℃ 和 8 O℃ ， 相 对 湿度 5 O ； ② 温 度 8 O℃ ， 相 对 湿 度 5 0 、 7 5 9 ／ 6 、 1 0 0 。标 准养 护 阶段 养 护温度 2 O℃ 2℃ ， 相 对 湿度 9 5 以上 。 1 ． 3试 验 内容 对 4种混 凝 土 在 模 拟 高 岩 温 养 护 制 度 下 进 行 养 护 ， 养护到龄期后进行混凝土抗 压强度测试与耐久性 能试验。本文的养护以拉萨至 日喀则铁路隧道遇到的 高岩 温为 工程 背景 ， 耐久 性 能试 验 之前 对 该 隧 道 的 服 役环境进行了初步调查 。结果显示该 区 s O 一浓度在 2 6 6 ． 0 ～6 8 8 ． 8 mg ／ L之 间 ， 根据《 混凝 土结 构耐 久性 设 计规范》 ( GB ／ T 5 0 4 7 6 --2 0 0 8 ) ， 该 区属于 中度硫酸盐 腐蚀环境 ， 硫酸盐腐蚀情况不是特别严重 ； 二衬为钢筋 混凝土结构 ， 温度的升高会加快其碳化速度， 需要考虑 碳 化 的 影 响 ； C 1 一浓 度 最 大 值 5 1 8 ． 3 mg ／ L， 最 小 值 8 4 ． 0 m g ／ L ， C 1浓 度最 大 值 已超 过 G B ／ T 5 0 4 7 6 -- 2 0 0 8 中规定的水 中较高 c l浓度 的范畴。因此耐久性能试 验选择抗氯离子渗透性能试验以及快速碳化试验 。 ( 1 ) 抗 压强 度 测试 试 件 尺 寸 1 0 0 mm1 0 0 mm 1 0 0 mm， 具体 试验 方 法 参 照 《 普 通 混 凝 土 力 学性 能试 验方法标准》 ( 6 B ／ T 5 0 0 8 1 --2 0 0 2 ) 中第六章 ， 养护龄 期 分 别为 3 d 、 7 d 、 2 8 d 、 6 0 d 。 ( 2 ) 快速 碳化 试 验试 件 尺 寸 1 0 0 mm1 0 0 mm 1 0 0 mm， 养护 2 8 d进行碳化试验 。具体试验 方法参 照《 普通 混凝 土 长 期 性 能 和 耐 久 性 试 验 方 法 》 ( GB ／ T 5 0 0 8 2 -- 2 0 0 9 ) 中第 十 一章 ， 测定 7 d 、 1 4 d 、 2 8 d和 5 6 d 的碳 化深 度值 。 ( 3 ) 抗氯 离 子 渗 透 性 能 试 验 试 件 尺 寸 1 0 0 mlT l 1 0 0 mm5 0 ml T l ， 养护龄 期 2 8 d 。具体 试验 方 法参 照 《 普 通 混 凝 土 长 期 性 能 和 耐 久 性 试 验 方 法 》 ( GB ／ T 5 0 0 8 2 --2 0 0 9 ) 中第七章。 2 掺 合料对高 岩温 条件 下衬砌 混 凝土 强度 的 影 响 为 验 证 实 验 室 模 拟 的养 护 制 度 能 否 反 映 实 际情 况 ， 对拉 日隧道 现场 的 衬砌 混 凝 土 钻 芯 取样 做 对 比试 验 。钻芯 的衬砌 段 开挖 岩温 为 4 8℃ ， 混 凝 土配 比与试 验 中 的 F A 组 相 同 ， 共 取 了 8个 芯 样 ， 平 均 强 度 为 4 2 ． 6 MP a 。F A 组混 凝 土 在 5 0℃ 、 5 0 R H 养 护 1 d 后转 标养 的养 护制 度下 ， 养护 2 8 d的抗 压 强 度 为 4 4 ． 1 MP a 。这说明本文模拟 的高岩温养护制度能够 反 映实 际情况 。 2 ． 1 不 同养护温 度下 掺合 料对 混凝 土强度 的影响 养护湿度 5 O 、 不同养护温度条件下 ， 各种掺 合 料对混凝土抗压强度影响如图 1 ～图 4所示。从图中 可 以看 出各种混凝土的抗压强度随高温阶段养护温度 的变化规律基本一致 ： 养护前期随温度的升高而增加， 后期随温度 的升高而降低 。这是因为温度升高胶凝材 料的水化速度加快 ， 使得混凝土在养护初期更加快速 地凝结硬化 ， 早期强度升高。但是高温养护初期急剧 的水化使得混凝 土中水化产物分布不均匀[ 7 ； 另一方 面当养护温度升高时， 水化产物 C H 晶体及 C —s —H 晶体 都 会 变 得 紧 密 ， 导 致 混 凝 土 内部 孔 隙 率 增 大口 。 ， 密实度降低 ， 后期强度下降。 星 暇 图 1 标养条件下各种混凝土抗压强度 曲线 图 矗 星 骤 塔 图 2 养护温度 5 O℃时各种混凝土抗压强度 曲线 图 蛊 黑 图 3 养 护温度 6 0℃时各种混凝土抗压强度曲线图 第 2期 王艳等 ： 矿物掺合料对高岩温条件下衬砌混凝土性能影 响 1 2 1 ≤ 黑 堰 罨 暇 图 4 养护温度 8 0℃时各种 混凝 土抗压强度 曲线 图 图 5 养护湿度为 5 O 各种混凝土抗压强度 曲线 图 虽然随着高温阶段养护温度 的升高 ， 各种混凝土 6 0 d强度均呈 下降趋 势 ， 但下 降 的幅度却 有 明显 差 别 ， 具体表现为 ： 与标准养护试件相 比， 高温养护 阶段 养护温度为 5 0℃、 6 O℃和 8 0℃时， P C强度分别下降 了 4 ． 5 、1 7 ． 2 、2 1 ． 0 ， F A 强 度 分 别 下 降 了 4 ． 7 、 7 ． 1 、 1 4 ． 8 ， S P 强 度 分 别 下 降 了 6 ． 6 9 ／ 6 、 2 7 ． 7 9 ／ 6 、 3 4 ． 7 ， F A+ S P强 度 分 别 下 降 了 5 ． 4 、 2 1 ． 2 、 2 9 ． 2 。这说 明随着温度 的升高 ， S P的抗压 强度下降 幅度最 大 ， F A 的抗 压强度 下 降幅度 最小 。 当高温 阶 段养 护温 度超 过 6 0℃时 ， P C的强 度最 高 ， 其 次是 F A， S P的强度 最低 。 一 般情况下 ， 矿渣粉 比粉煤灰具有更高的二次水 化 反应 活 性 ， 同时 还具 有 一 定 的直 接 与 水 发 生水 化反 应的弱 自硬性 ， 标准养护条件下相同掺量 的矿渣粉混 凝土早期和后期强度均高于粉煤灰混凝土 ， 如 图 1所 示 。S P 6 O d的强度 比 F A 的高 出 1 7 ． 2 。随着温度 的升高 ， 矿渣粉混凝土与粉煤灰混凝 土的早期水化速 度均加快。特别是活性 高的矿渣粉 ， 急剧 的早期水化 反 应严 重影 响了混 凝 土 内部结 构 的均 匀 性 与 密 实 性 ， 反应产物迅速形成 ， 堆积在未反应颗粒的表面， 阻止了 进 一步 的水 化反 应 ； 另 一 方 面 早 期 快 速 的水 化反 应 消 耗更多水分 ， 加上温度较高水分快速蒸发 ， 因湿度较低 流失的水分不能及时补充 ， 因此后期强度下 降更加 明 显 。如 图 4所示 矿 渣 粉 混 凝 土 在 养 护 温 度 为 8 O℃ 、 湿度为 5 0 的高 温低湿养护条 件下 ， 强度 下 降最 明 显 ， 养 护 龄 期 为 6 O d时 ， S P比 F A 的强 度 低 1 0 ． 2 。 这些数据 表 明， 在 高岩温 施工条 件 下 ， 湿 度较 低时 ， 当岩温低 于 5 0℃时 ， 普通混凝土与矿渣粉 混凝土强 度较高 ， 但是随着温度 的升高 ， 矿渣粉混凝土 的强度 下降幅度较 大 ， 当温度 达到 6 0℃ 时 ， 粉煤灰 混凝 土 的强度高 于矿渣粉混凝土 。 2 ． 2 不 同养护 湿 度下掺 合 料对 混凝 土 强度 的影 响 养护温度为 8 0℃、 不同养护湿度条件下 ， 各种掺 合料对 混 凝 土抗 压 强 度 的影 响 曲线 如 图 5～ 图 7 所 示 。 骥 图 6 养护湿度为 7 5 各种混 凝土抗压强度曲线图 蛊 强 图 7 养护湿度为 1 0 0 各种混凝 土抗 压强度曲线图 高温养护阶段养护温度为 8 O℃ ， 从图 5 ～图 7可 以看 出 ， 随着养 护 湿度 的增加 ， 各 种混 凝土 的抗 压强度 在各个龄期均有提高， 但提高 幅度不同。当养护的湿 度 从 5 0 RH 增 加到 1 0 0 RH 后 ， 普 通混 凝土 的6 0 d 强度提高了 3 ． 6 ， 粉煤灰混凝土提高了 1 3 ． 9 ， 矿渣 粉混凝土提高 了 3 1 ． 0 ， 双掺混凝 土提高了 2 7 ． 6 。 随着高温养护阶段养护湿度 的提高 ， 各种混凝土的强 度提高幅度顺序为 ： S P >F A+S P >F A>P C， 养护湿 度对矿渣粉混凝 土抗压强度的影响最显著。综合 2 个 试验 结果 可 以看 出 ， 高 温 养 护 阶 段 养 护 湿 度 5 O ， 养 护温度 6 0℃ 以上 时 ， 矿渣 粉 混凝 土 的强 度低 于粉 煤灰 混凝土与普通混凝土的最主要原因是水分流失 。矿渣 粉水化对湿度要求更高， 温度高早期水化速度较快， 水 分的快速流失严重影响了矿渣粉的二次水化 ， 内部出现 更多的薄弱面和有害孔， 即使后期浇水养护， 强度继续 增长， 损失也难以弥补 。因此高岩温施工条件下 ， 阻止 混凝土水分流失是保证混凝土质量的有效措施 。 第 2期 王艳等 ： 矿物掺合料对高 岩温 条件 下衬 砌混凝土性能影响 1 2 3 g { 勺 罱 6 O 0 O 标养 5 0"C5 0 O ／ e R H 60 ％ 5 0 ％RH 8 0~50 ％R l q 80 ~ C75 ％Rt t 8 0Y 21 00 ％R H 养护条件 图 1 1 各种混凝土不 同养护 条件下 2 8 d碳化深度值 毫 要 邀 醛 6 0 O O 标养 5 0"C5 9 ％RH 6 0 " C5 O ％RH$ 0Y 2 50 ％R t t 80 " O75 ％RH 8 O℃ 1 00 ％Rt t 养护条件 强度 的影 响最 明显 。 (3) 各种混凝土的抗 渗性与抗碳化性能基本 随 着养护温度的升高而降低 ， 降低幅度 P C >s P>F A+ S P >F A。高温养护阶段温度的升高使普通混凝 土抗 渗性与抗碳化性能严重下降， 其次是矿渣粉混凝土， 粉 煤灰混凝土下降最不明显 。 (4) 高岩温施工条件对 混凝土硬化后 的力学性 能和耐久性造成 了影响 ， 随着岩温的升高 ， 性能呈现下 降趋势 ， 因此设计配合 比时 ， 应提高一个强度 等级来 设 计 。 (5) 高岩温 隧道衬砌土水泥应选择粉煤 灰硅酸 盐 水泥 或普 通硅 酸盐 水泥 ， 掺合 料建议 选 择粉煤 灰 ， 当 岩温高于 8 0℃时不宜选择矿渣粉。高岩温施工条件 下 ， 湿度 对混 凝土 的性 能有 明显 的影 响 ， 阻止混凝 土 水 分的流失是保证混凝土质量的有效措施 ， 混凝浇筑以 后 ， 在终凝以前宜对混凝 土进行覆膜养护， 终凝以后 ， 要加强保湿养护 ， 延长洒水养护至 2 8 d 。 图 1 2 各种混凝土不 同养护条件下 5 6 d碳化深度值 参考文献 ： 由图 9 ～图 1 2可 以看 出， 不 同养 护制度下 ， 各组 混凝土试件在同一龄期碳化深度值的变化基本呈现相 同规律 。标准养护条件下 ， 普通混凝 土 P C试件碳化 深度值最小 ， 粉煤灰混凝土 F A试件碳化深度值最大 。 各组混凝土试件碳化深度值均随着高温养护阶段养护 温度的升高而增大 ， 但是增大 幅度不同 ， P C碳化深度 值增幅最大， F A增幅最小 。以碳化 7 d为例 ： 当养 护 温度为 8 O℃、 湿度为 5 0 时， P C、 F A和 S P混凝土 的 碳化 深 度 值 相 对 于 标 准 养 护 的试 件 分 别 增 长 了 2 2 7 、 1 5 和 5 7 。随着高温养护 阶段养护温度 的 升高 ， 各种混凝土的碳化深度增大幅度的大小顺序为 ： P C >S P > F A+ S P>F A。高 温 养 护 阶段 温 度 的升 高 使普通混凝土抗碳化性能严重下 降， 粉煤灰混凝土 的 抗碳化性能下降最不 明显。 5 结 论 (1) 高温养护 阶段 ， 随着养护温度 的升高， 各种 掺合料 混 凝 土 的强 度 降低 幅度 明显 不 同。湿 度 为 5 O 时， 随着温度的升高， S P抗压强度下降幅度最大 ， F A抗压强度下降 幅度最小 ， 当高 温阶段 养护温度超 过 6 O℃时 ， P C的强度最高 ， 其次是 F A， S P强度最低 。 (2) 随着高温养护阶段养护湿度的提高， 各种混 凝土的强度 提高 幅度顺 序 为： S P>F A+ S P>F A> P C， 矿渣 粉 混凝 土 的强度 对 于湿 度 的变 化最 敏 感 。低 湿高温养护条件下 ， 水分 的快速流失对矿渣粉混凝 土 [ 1 ] 赵兴英． 影响蒸养水 泥净 浆性 能 的因 素研究 F D] ． 长沙 ： 中 南大学 ， 2 0 1 0 ． E z J 刘 志勇． 不 同温湿度环境 粉煤灰 混凝 土与基准 混凝 土收缩 性能试验研究 『 J ] ． 土木工程学报 ， 2 0 0 9 ， 4 2 ( 5 ) ： 6 9 — 7 3 ． LI U Zh i — y o ng． Exp e r i me nt a l St u dy o n t h e Sh r i nk a ge Pr op — e r t i e s o f Fl y As h Co n c r e t e a n d Re f e r e n c e Co n c r e t e u n d e r Di f f e r e n t T e mp e r a t u r e a n d Hu mi d i t y E n v i r o n me n t s [ J ] ． Ch i n a Ci v i l En g i n e e r i n g J o u r n a l ， 2 0 0 9， 4 2 ( 5 )： 6 9 — 7 3 ． [ 3 ]P A UL M， GL AS S E R F P ．I mp a c t o f P r o l o n g e d Wa r m ( 8 5℃)Mo i s t C u r e o n P o r t l a n d C e me n t P a s t e E J ~ ． C e me n t a nd Co nc r e t e Re s e a r c h， 20 00， 3 0(1 2)： 18 69 - 1 877 ． [ 4 ]E S C AL ANT E G， S HA RP J H． T h e Mi c r o s t r u c t u r e a n d M e c h a n i c a l P r o p e r t i e s o f B l e n d e d Ce m e n t s H y d r a t e d a t Va r i o u s T e mp e r a t u r e s F J ] ． C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 1 。 3 1 ( 5 ) ： 6 9 5 - 7 0 2 ． [ 5 ] L I U B J ， X I E Y J ， Z HO U S Q， e t a 1 ． S o me F a c t o r s Af f e c t — i n g Ea r l y Compr e s s i v e St r e n gt h o f St e a m- c ur i n g Co nc r e t e wi t h Ul t r a f i n e F l y A s h [ J ~ ． C e me n t a n d C o n c r e t e R e s e a r c h ， 2 0 0 l， 3 1 ( 1 0 )： 1 4 5 5 - 1 4 5 8 ． [ 6 2彭波． 蒸养制度对高 强混 凝 土性 能的影 响 [ D] ． 武 汉 ： 武汉 理 工 大学 ， 2 0 0 7 ． [ 7 ] 谭克锋 ， 刘涛． 早期 高温养护对混凝土抗压强度 的影 响I- J ] ． 建筑 材料 学报 ， 2 0 0 6 ， 9 ( 4 ) ： 4 7 3 — 4 7 6 ． TAN Ke — f e n g， LI U Ta o．Ef f e c t o f Hi gh Te mpe r a t ur e Cu— r i n g o n C o mp r e s s i v e S t r e n g t h o f C o n c r e t e [ J ] ． J o u r n a l o f Bu i l d i n g M a t e r i a l s ， 2 0 0 6 ， 9 ( 4 )： 4 7 3 — 4 7 6 ． [ 8 ] 刘伟 ， 贺智敏 ， 谢友均 ， 等． 蒸养混凝土抗氯离子渗透性能研 究[ 刀． 混凝土 ， 2 0 0 5 ， ( 6 ) ： 5 6 — 6 0 ． l 2 4 铁 道 学 报 第 3 7卷 LI U W e i ，HE Zhi — mi n，XI E NoL 1 - J u n，e t a1 ．Chl o r i de I on s P e n e t r a t i o n R e s i s t a n c e o f S t e a m C u r i n g C o n c r e t e [ J ] ． C o n — c r e t e ， 2 0 0 5 ， ( 6 ) ： 5 6 — 6 0 ． [ 9 ]