高性能混凝土水化温升影响因素分析.pdf

张盛然等 ： 高性 能混凝 土水化温升影 响因素分析 高性能混凝土水化温升影响因 素分析 张盛然 ， 吕丽华 ， 徐子豪 ， 周子涵 ， 吴琼尧 ( 东北林业大学土木 工程学院 哈 尔滨1 5 o o 4 o) 【 摘要】 通过测试高性能混凝土中净浆 、 砂浆以及混凝土 自身水化温度随时间变化的规律， 探讨高性能混 凝土中各组分对其内部水化温升的影响。试验结果表明混凝土水化温升随着浇筑体积增加而增大 ， 水化温升髓 水泥用量增大而升高。同时， 施工阶段若加强商性能混凝土结构的保温措施， 那么早期水泥水化形成的高温环境 有利于矿物掺合料的水化， 促进混凝土早期强度的提高。 1 关键词】 水化热； 高性能混凝土 【 中图分类号】 1 1 5 2 8 3 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号 】 1 1 1 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 4 ) 0 9 - 0 0 t 1 一 o 3 0引言 水化热一般只和大体积混凝土和低温季节混凝 土施工有关。近十年来高层、 超高层建 筑结构 的发 展， 大体积混凝土和高性能混凝土被大量应用。为了 保证混凝土体积稳定性 ， 必须严格控制温缩变形 ， 因 此水化热问题越来越成为工程师们关注 的热点 。 对于高性能混凝土， 因其材料组成特点， 在水泥水化 初期产生大量水化热。这种热量能促进矿物掺合料 水化， 但同时又要避免因水化热过大 ， 导致混凝土温 缩过大， 产生原发性内部缺陷， 影响高性能混凝土的 体积稳定性 。文中通过研究高性能混凝土水化温 升， 根据试验结果比较混凝土各组分对水化温升的影 响 _给出不同体积混凝土实体温控措施建议。 1 原 材料 与混凝土配合 比 混凝土配合 比见表 1 。所用原材料有： 萘系高效 减水剂 ， 天鹅牌 P 0 4 2 5水泥， 奥斯牌加密硅灰 ， 鞍 钢 产鞍钢牌 $ 7 5 矿渣粉， 黑龙江省双达电力设备有限公 司生产的双达牌 级粉煤灰， 细度模数2 6中砂， 5 2 5 ra m连续级配碎石。 基金项目】 黑龙江省科技厅攻关项 目( N o G C I 2 A 1 1 O ) ； 东北林业大学土木工程学院本科生创新项目 o 0 o0 0 o oo oo oo 0o 0o 00 D 口o 0o o o oo o o oo o 0 0o o口 oo oo o o oo 0O 0 0o oo oo 0o oo o o o0 o o oo 0 o 0o oo o 0o oa oo 0 9o oo o a o 口 口 6 9 3 t l P a 时水胶 比为 0 2 2 ， 1 2 0 0级强度最大为 8 2 l 时水胶 比为 0 1 8 。 ( 2 ) 随着硅灰掺量增加， 9 0 0级与 1 2 0 1 1 级 F C 强 度 均 逐 渐 上 升， 硅 灰 掺 量 为 2 5 时 分 别 达 到 1 0 1 MP a , 1 3 0 MP a 。但当掺量大于 2 0 后 ， 其对强度 的影 响逐渐减小。 ( 3 ) 陶粒掺量对 F C的强度具有一定的增强作 用。随着陶粒掺量增加， 9 0 0级 和1 2 0 0级 F C强度均 呈先增大后减小的趋势 ， 当陶粒掺量分别为 5 0 和 7 5 时强度达到最大值 1 1 3 3 NP a 和 1 5 4 8 MP a 。 ( 4 ) 随着养护温度的提高， 9 0 0级与 1 2 0 0级 F C 强度均逐渐提高。在 8 5 o 【 = 高温养护条件下， 二者的强 度可分别达到 1 3 6 6 M P a 和 l 8 1 3 MP a 。 参 考文献 1 李兆坚， 江亿 我国广义建筑能耗的分析与思考 J 生态节 能 ， 2 0 0 6， ( 7) ： 3 O一3 3 2 潘志华， 翟麟， 李东旭， 等 新型高性能F C制备技术研究 J 新型建筑材料 ， 2 1 1 0 2， ( 5 ) ：1 5 【 2 J o n e s M R ， M e C t h y九 H e a t o f h y d ra t i o n i n f o a m e d c o n c r e t e e ff e c t o f m i x咖 牟 t i t t l _ n t s【 J C e m舢 d C 啪 c r e t e R 明 捌 m ， 2 0 0 6。 3 6：1 03 21 0 3 5 3 S v o l y A r p 咀 d 。 E l l 【 o D a w n p F o a m i n g a 学 e n t 嗍 p o o I I a n d p f o e s P C A ： 2 0 8 1 2 9 9 !o 0 3 一 O 7 2 9 4 V i n m v a J U , S k d o v D P C d l u i r c 0 n c r e te p u c t i o l I m e t h o d U s i n g p r o t e i n f i n g ， B 8 e r I I P R U i 2 2 0 5 1 6 2 ， 2 0 0 3 一 o 5 2 7 5 K h i 眦 T s u t o m u A n i m a l p r o t e i n f o a m i n g a g e n t 甜 i t s p 麒i n c - fi o n P J P ： 5 0 1 5 7 6 1 1 9 9 3 一 0 l 一 2 6 【 6 E kK u n h a n N m b ； a r ， R 呻M Mu mI y M 0 d e l 8 f e h h p r e d i c t i o n o f 缸帅 n c 瞅e J M 哇 靠 g a n d s t n I e t I l 嘲 ， 2 0 0 8 。 41：2 4 7-2 5 4 7 盖广清， 张海波， 马小秋掺粉煤灰的陶粒 F c承重保温砌块 研究 J 建筑砌块与砌块建筑， 2 1 1 0 7 ， ( 1 ) ： I 7 一 I 8 8 孙文博 ， 李家和， 张志春 陶粒 F c强度及其影响因索研究 J 哈尔滨建筑大学学报， 2 o Q 2 ， 3 5 ( 2 ) ： 7 9 8 3 9 】 盖广清 陶粒 F c孔结构及其对性能影响研究 J ， 房材与应 用 ， 1 9 9 5 ， ( 5) ：1 3一I 5 1 0 孙文博 李家和 ， 张志春 陶粒 F C强度及其影响因素研究 J 哈尔滨建筑大学学报 ， 2 o 0 2 ， ( 3 ) ： 4 2 4 5 收稿_日 期 】 2 o | 4 一 o 5 一 o 5 作者简介】 刘晓军( 1 9 8 8一) ， 男， 江苏南通人。 硕士研究生 研究方 向： 道路铁道工程。 1 2 低温建筑技术 2 0 1 4年第 9期 ( 总第 1 9 2期) 表 1 高性能混凝土配合比 k g m 水泥 W B 砂率 粉煤灰矿渣硅粉减水荆 纤维 3 71 O 3 5 43 4 0 1 2 0 3 O 4 0 8 O 8 2 试验研 究与分析 水化热主要受水泥品种、 细度、 矿物组成、 水胶 比、 掺合料、 混凝土入模温度等的影响。高性能混凝 土源于普通混凝土， 又不同于普通混凝土。其胶凝材 料总量大且一般含有数量较多的矿物掺合料， 在早期 对温湿度比较敏感。为研究各组分对水化热的影响 ， 做 以下研究 ： ( 1 ) 在 非保 温条 件下测 试不 同体 积净 浆 、 砂 浆 水化温升 规律。 ( 2 ) 在 保温绝 热条件下应 用非稳 态 热传导 原理 。 一 ( 3 ) 测试与大体积高性能混凝土同条件下的小 试件混凝土水化温升。 为考察粗、 细集料以及结构体 积对混凝 土水 化温度 的影响 ， 制 作 5 L 、 I O L 、 2 0 1 净浆 、 5 L 、 2 0 L砂浆及 5 L保温绝热混凝土试件， 定时监测试 件中心温度。结果见图 1 、 图 2 、 图3和图5 。 赠 赠 0 2 4 4 8 7 2 9 6 1 2 0 1 4 4 1 6 8 龄期， h + 净浆5 L 净浆I O L 一 净浆2 0 L 图1 不 同体积净浆水化温升规律 龄期， h 一 砂浆5 L+砂浆2 0 L 图2 不同体积砂浆水化温升规律 图 1 显示在结构不做任何保温措施条件下 5 L 、 I O L 和2 0 L 净浆水化温度变化规律。三者变化趋势基 本一致， 曲线呈标准的正态分布。净浆入模后 1 2 h迅 速生温 ， 5 L的在 1 6 h左 右达 到最 高温 度 3 2 o C， I O L和 2 0 L的在 2 0 h左右达到最高温度 4 1 和6 0 ， 浇筑体 积越大水化温度越高。温度达到最高点后快速下降。 下降段拐点发生时间随体积大小不 同， 依次稍有顺 延， 最后三者在经历 8 4 h 后稳定在 l 5 q C 左右。 图2表明在结构不做任何保温措施条件下， 5 L和 2 0 L砂浆水化温度变化规律和趋势基本一致， 在浇筑 1 2 h后进入快速升温阶段， 达到高温后没有持续立即 进入降温段， 但降温速率明显低于升温速率， 9 6 h以后 稳定在 1 5 2 O 之间。二者差别在于： 5 L砂浆浇筑 2 0 h后达到最高水化温度 3 l ， 在降温段 3 6 h和 4 4 h 处温度再次有小幅上升， 维持 8 h左右后下降； 2 0 L砂 浆浇筑 2 4 h后达到最高水化温度 4 0 ， 在降温段 4 4 h 和 5 4 h处温度两次进入停降平台， 持续 8 h 左右。 赠 龄期， h 一 砂浆一净浆 图3 2 0 I 砂 浆与净浆水化温升规律 图3显示了2 0 L砂浆与净浆水化温度变化规律 ， 同时结合图 1和 2综合分析得知： 2 0 L砂浆试件水化 热最高温度显著低于同体积净浆试件， 5 L砂浆和净浆 试件水化热最高温度基本相同。砂浆的升降温速率 均低于净浆 ， 尤其降温速率减小明显 ， 试件体积越大 降温速率越小， 降温所需时间越长， 降温段温度反弹 现象越明显。砂浆中的集料组分有显著改善水泥水 化热变化规律 的作用， 砂浆体积越大这种作用越 明 显， 这种作用主要是蓄热保温。集料吸热以后 ， 水泥 水化热最高温度下降， 达到最高温度所需时间延长， 蓄热作用使降温速率减小 ， 降温时间延长， 使砂浆保 持高温能力增强( 2 0 L砂浆试件比同体积净浆试件保 持3 0 以上温度时间多出 1 2 h ) 。这种能力能促进矿 物掺合料二次反应 ， 使降温过程中温度出现明显反弹 形成反弹段。图4结合不同养护方式高性能混凝土的 强度可以证明这点。图4为3 d 水泥净浆和砂浆 S E M 照片。从图4 b中可以看到无论水泥或粉煤灰、 矿渣表 面水化 生成物 均 多于 图 4 a 。表 明砂浆 中集料 的蓄热 保温作用促使更多的矿物掺合料发生二次反应 ， 生成 的水化产物覆盖在水泥及矿渣等掺合料表面。而且 柏 m 0 m 5 o