温度对不同等级混凝土强度的影响

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前言 江西地区的冬季，一般白天温度在10℃左右、甚至10℃以上，夜间温度在2～5℃左右，低于零度的天气很少，很难达到连续5天平均气温低于5℃的冬季施工条件;因此，江西地区施工单位不采取冬季施工措施，浇筑好的混凝土结构主体自然环境中，由于冬季气温低，导致混凝土早期强度发展不好，最终影响了混凝土的后期强度。施工单位在工地留置的试件也是如此，一般在工地自然环境中放置2～3天，可以拆模后才送到标养室标养;由于混凝土试件体积很小，温度散失很快，早期混凝土在低温环境强度发展很慢，混凝土的早期强度受到很大影响，最终影响了28天强度。本文就是要通过试验数据向同行揭示混凝土养护温度对混凝土强度发展的影响程度，希望南方地区的施工单位能重视冬季施工时混凝土的养护，尤其是混凝土浇筑完毕后前三天的养护非常重要，早期强度发展好了，后期强度才能正常发展.

1.试验方法使用相同的水泥、矿粉、粉煤灰、砂、石和减水剂等原材料，从C20、C30、C40、C50，相同强度等级混凝土都使用相同的配合比，每个强度等级都留置相同的四组试件，一组同条件室外养护3天（夜间最低气温3℃，白天最高气温12℃），拆模后进入标养室养护（以下简称养护条件1）;另外一组成型后，进入（20±5）℃静养室，第二天拆模后直接进入标养室养护（以下简称养护条件2）。

2.对比在使用相同的原材料、相同的配合比时，从C20、C30、C40、C50各强度等级混凝土在不同的养护条件下，在3天、7天、14天和28天等不同龄期时混凝土强度的差异，来说明早期养护温度对混凝土强度的影响。试验结果同强度等级混凝土使用相同的原材料、相同的配比合时，C20、C30、C40、C50各强度等级混凝土在不同的养护条件下，3天、7天、14天和28天混凝土的抗压强度见表1。从表1看出，养护条件1各强度等级混凝土各龄期抗压强度都低于养护条件2各强度等级混凝土强度。且养护条件对低强度等级混凝土的影响较大，对高强度等级混凝土的影响较小。

3.试验结果分析从试验结果看使用相同的原材料、相同的配合比时，C20、C30、C40、C50各强度等级混凝土各个龄期同条件室外养护三天（夜间最低气温3℃，白天最高气温12℃），拆模后进入标养室养护的混凝土强度，都低于成型后，进入（20±5）℃静养室，第二天拆模后直接进入标养室养护的相同龄期混凝土强度;并且养护条件对高强度等级混凝土影响小，对低强度等级的混凝土影响大，尤其是C30以下强度等级的混凝土更为明显。由此可见，混凝土的早期养护温度，对混凝土强度的发展影响巨大，不仅会影响早期强度，还会直接影响后期强度。之所以出现这样的情况，笔者认为，目前各施工单位生产混凝土时都使用矿粉、粉煤灰等矿物掺合料，有单掺上述一种矿物掺合料的，也有上述两种矿物掺合料复合使用的，并且以后者居多。这些胶凝材料的水化顺序和机理如下：由于矿粉、粉煤灰自身难以直接水化或水化极为缓慢，所以，在混凝土中使用了水泥、矿粉、粉煤灰三种胶凝材料时，水泥首先水化，这是胶材的第一次水化;水泥水化后的产物氢氧化钙与矿粉中的二氧化硅、三氧化二铝发生二次水化，形成硅酸盐凝胶和铝酸盐凝胶;粉煤灰由于颗粒形态为致密的玻璃球状体，表面非常致密，只有等水泥水化后的氢氧化钙腐蚀掉表层致密层，粉煤灰中的二氧化硅、三氧化二铝才能与氢氧化钙发生水化，形成硅酸盐凝胶和铝酸盐凝胶，粉煤灰的水化慢于矿粉的水化，是第三次水化。从水化顺序和水化机理看，混凝土在早期水泥能否及时水化、水化充分与否，直接影响矿物掺合料的二次水化和三次水化的程度，水化是否充分就直接影响到混凝土强度。水泥的水化与温度密切相关，成正比关系，环境温度越高，水泥水化越快，环境温度越低，水泥水化越慢，接近零度时水泥停止水化。因此，本试验养护条件1的环境温度是较低的，水泥自身水化缓慢且水化不充分，水化缓慢时就会形成被水化物包裹的未水化颗粒，被包裹在中心的未水化水泥，由于接触不到水分，就很难再水化了，造成了水泥水化不充分。水泥水化不充分又导致了水化产生的氢氧化钙少于正常水化的混凝土中的氢氧化钙，这样就形成了连锁反应，导致需要氢氧化钙来水化的矿粉、粉煤灰由于得不得充分水化所需要的氢氧化钙，也不能充分水化，这样就进一步影响了混凝土强度的发展。C30以下（包括C30）强度等级的混凝土，由于本身水泥用量就较少、矿物掺合料用量大，因此，早期养护温度低导致的水泥水化不充分，不能激发矿物掺合料的活性，使得二次、三次水化都不充分，影响混凝土强度的发展;因此对这些低强度等级的混凝土影响更大，这也与前面的试验结果是吻合的。另外，低温环境影响了第一次水化，影响了早期强度后，就会连锁反应影响二次、三次水化，最终也影响了后期强度。

4.结语根据本文的试验，以及胶材水化机理的探讨，可以清楚地认识到混凝土早期的养护温度，对混凝土强度的发展起着决定性的作用。因此，在类似江西这样的南方地区，每年11月进入冬季，直至第二年4月份，最高温度低于20℃，最低温度低于10℃的环境条件下，要想使得混凝土强度能正常发展，必须重视混凝土的早期养护温度。早期混凝土得到很好的养护，胶材充分水化，混凝土强度才能正常发展，才能保证混凝土质量。