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1、影响高强混凝土的试块强度的主要因素雨巷 n影响高强混凝土的试块强度的主要因素 2011年03月04 日【提要】 本文分析了影响高强混凝土试块强度检测结果的主要因素；试块强度与 构件 混凝土强度的相关性；提出了 构件 混凝土强度检验中存在的问题和措施。? 1.前言? 随着混凝土技术的进步和发展，高强混凝土(以下简作 HSC)的应用已越来越广。高强混凝土结构技术规程(CECS104：99)，以下简作规程已于1999年颁布实施， 必将进一步推动 HSC的设计和应用。由于HSC的强度和质量要求的提高以及大量掺合料的使用，与普通混凝土相比，无论是试块强度检验、 构件 强度检验，尤其是质量检验验收标准等，
2、均提出了许多新的问题和更高的要求。甚至产生了这样一种概念：配制和生产HSC已不存在太多困难，而如何准确测定评价HSC的强度，己成为急需解决 的技术难题。我们在相关试验研究和实际工作中也遇到了许多此类问题。如试块强度远低于或远高于实际 构件 混凝土强度； 构件 混凝土强度采用何种无损检测方法准确评价等等。本文主要就此提出相关问题和建议，以期在推广应用HSC的同时，更好地把握和确保工程质量。 2HSC的试块强度检验 21试块尺寸和平整度 ? 随着HSC强度的不断提高，试验机量程的限制，以及骨料最大粒径一般为25mm， 因此，在科学研究和实际工作中不可避免地采用100100100(mm)的立方试块。
3、在普通混凝土中，与标准试块150150150(mm)的尺寸换算系数为0.95。而HSC中一般均 小于此值。且随着强度提高，折算系数下降。 问题的关键在于强度提高何以使折算系数下降。普通混凝土中主要认为是大试块 存在内部缺陷概率高，在 HSC中同样有这一因素，但还存在更重要的因素，其中最主要的是试块平整度。试块强度越低，塑性越大，可调变形量大，表面平整度对实际强 度的影响就越小。试块强度越高，材料脆性越大，可调变形量小，表面不平整度和不平行度对实际强度的影响就越大。因此，当用小试块结果换算标准尺寸强度时须注意这一问题。虽然我们还很难定量描述试块不平整度对强度影响率，但对 HSC强度试块保 证足够
4、的表面平整度和平行度是必需的，必要时对试块进行磨平抛光，否则将严重降低强度值，亦即要选用优质的混凝土试模，并做到严格的定期检验和修正。同样对试验机的承压板也应及时检验。 ? 此外，试验操作时的试块偏心受压对 HSC的影响率比普通混凝土要大，试块尺寸越小，越易引起偏心，使测试结果偏低。虽然试块表面不平整度、不平行度和偏心受压，均使测试结果偏小，对结构物是安全的，但科学地准确评价HSC的强度，确保测试结果与实际强度的一致性是广西创新建筑工程质量检测咨询有限公司的宗旨。当用小试块折算标准试块强度时更应引起重视。 ? 2.2 试验和养护条件对测试结果的影响 ? 当标准试块的抗压强度大于70MPa时，不
5、同生产厂家，不同构造型式的试验机刚度不尽一致，同量程试验机对同一批HSC试块测 试结果也会有差异，不同量程试验机的测试结果差异就更大。随 HSC强度等级的提高，不同试验机对测试结果的影响变得显著，而对低强混凝土的影响相对就较小，这是试验检测中有待研究和引起足够重视的。 养护条件对测试结果的影响。主要指早期养护和温湿度。试块成型后通常经24h 后脱模。南宁大部分工地项目成型时无恒温、恒湿条件，相对温度差异较大，试模内的24h非旦严重影响HSC的早期强度，也直接影响到 28天强度。我公司在20和10，相对湿度80和75条件下，配制C60 HSC，测得的结果表明，7天强度相差10，28天强度差7.5
6、。而对C20C30混凝土的影响很小。这是因为HSC的WB小，早期强度发展快，温度敏感性大。因此，如无恒温恒湿条件，则成型后必须立即移入养护室护养，如若无此条件，则尽可能缩短在试模内的时间，提前拆模。并且表面覆盖塑料膜或其它保温保湿措施，严防水份挥 发影响强度。 另一方面，我国普通混凝土的标准养护条件是203，相对湿度90以上或水中 养护。亦即表明相对温度90以上养护与水中养护对强度影响不大。对 HSC来说，由于本身非常致密，后期失水或吸入水份的可能性均较小，特别是当WB小于0.28时，试块内部处于相对缺水状态，加之HSC自收缩较大，故水中养护产生的表层湿胀，易加重试块内外的应力差，导致试块强度
7、降低。如水中养护试块经24h空气干燥后，重量几乎不变，但由于应力差减弱，C60HSC的强度提高78，而C25混凝土强度几乎不变。因为高WC低强混凝土早期失去的往往是自由水，对强度影响不大，后期继续干燥产生的强度提高，通常认为是软化系数的概念，这一点是有别于HSC的。WB小于0.4 时水中养护试块，经劈裂试验，仅表层20mm左右湿润，内部均较干燥。HSC养护最佳湿度条件是90以上潮湿空气(与普通混凝土一致化)或简单的塑料膜 密封养护。 ? 3HSC试块强度与 构件 混凝土强度的相关性 ? 前面分析讨论的影响试块强度的因素，总的来说是导致试验结果偏低，这对安全 是有益的。但水化热问题，自收缩问题及
8、现场养护条件问题，情况就比较复杂。? 3.1水化热对强度的影响 通常我们把最小截面尺寸大于1m的 构件 称之为大体积混凝土，必须采取有效措施控制水化热引起的内外温差。其主要目的是防止温差裂缝的产生，而对温度升高引起强度的变化问题未加重视。GB50204和规程中也未提及。对截面尺寸大于0.6m 的梁板 构件 ，在普通混凝土中可以说很少对水化热问题引起重视，但对HSC来说，由于水泥用量的增加，水化热引起的温差应力和温度对强度的影响已显得十分重要。如环境温度升高，或水泥用量进一步增加，一方面绝对温升将显著提高；另一方面，温峰出现的时间更早，高效减水剂的使用也将加剧这一现象，对混凝土强度造成的危害更大
9、。 ? 当采用较高掺量掺合料时，特别是掺用粉煤灰(FA)、矿渣(SG)或沸石粉时，情况则完全相反。因水化热对这类混凝土的早期和后期强度均十分有利，试块强度就会小于 构件 混凝土实际强度值。但掺硅粉混凝土例外。因此，对 HSC而言，截面最小尺寸 超过0?5m的 构件 就应对水化热问题引起足够重视，且不是简单的控制温差，更重要的是控制绝对温升。其中最有效的办法就是掺用适量FA、SG或沸石粉。 ? 3.2自收缩对强度的影响 ? HSC的自收缩值7天可达10010-6mm以上,人们普遍关心的是对HSC裂缝影响，尤其是早期裂缝，但对强度的影响研究很少。从某种意义上来说，在钢筋混凝土 构件 中，自收缩引起
10、的微裂纹(假如存在)在钢筋等约束条件下，对抗压强度影响可能很小，但也正因为钢筋约束使混凝土处于拉应力状态，对抗拉强度产生较大影响。此时，若以试块劈拉强度或轴拉强度来推算 构件 混凝土抗拉强度时，就会显得不安全。因为试件尺寸小和自由度大，自收缩引起的拉应力几乎可忽略，当以抗压强度折算抗拉强度 时也应注意这一问题，但其影响值有多大，有待进一步研究。? 3.3自然养护条件对强度的影响 ? 湿度条件对普通混凝土的强度影响非常显著，对尺寸相对较大的 构件 ，常出现表 层混凝土强度低于内部强度的现象。主要是水灰比大，孔隙多，失水过早、过多所致。试块的尺寸相对较小，若不经潮湿养护，也有可能导致试块强度低于实
11、际 构件 强度。对HSC来说，关键是早期潮湿养护非常重要，而后期因混凝土较致密，很难失水，湿度条件对强度的影响相对较小。 温度条件对普通混凝土强度亦有影响，但远不及对HSC来得显著。 (1)硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制的HSC(不掺或掺很少量混合材)，由于水化热的作用，试块强度往往高于 构件 混凝土实际强度，表层强度高于内部强度，这在夏季施工时尤为显著。当试块采用标准养护(非现场养护)时，试块强度将更加偏高。即使冬季施工，当 构件 尺寸较大时，试块强度仍有可能高于实际构件 强度。这是非常值得重视的。? (2)掺大量混合材配制的HSC，情况与上述相反。如大量掺入粉煤灰、普通磨细矿渣或沸石粉配制
12、的HSC，水化热只要不引起较大的温差应力，它将大大有利于混凝土强度的提高，此时试块强度低于 构件 实际强度，内部强度则高于表层强度，冬季施工、现场自然养护时更显著。夏季施工时，若试块采用标准养护，则试块强度更低于 构件 实际强度，可以这样说，203的标准养护条件，对普通水泥和硅酸盐水泥混凝土是适宜温度，面对高掺量混合材配制的HSC，这一“标准”温度应高得多。认识这一点 是非常必要的，它从另一个侧面要求我们在配制HSC时，尽可能多地掺用粉煤灰、矿渣和沸石粉。 ? 4 构件 混凝土强度评定 ? (1)回弹法只能评定C50以下的 构件 混凝土强度。若要采用这一简单的方法评定HSC的强度，就必须建立新
13、的测强曲线或研制新型的回弹仪。这是一件很迫切的工作。 ? (2)钻芯法是最值接的评定方法，通常也是最可靠的 构件 混凝土强度检测法。但在 HSC中应用，钻机钻取芯样时必须有非常优异的稳定性，一旦钻机颤动，表面出现波纹状，将使芯样强度严重降低，类似于C10的混凝土，钻切加工引起损伤，使强度偏低。因此钻芯设备必须有很高的精度。芯样承压面的平整光洁度，当能满足普通混凝土要求时，对HSC影响可能仍较大，承压面必须严格平整光洁平行。因此，对HSC 构件 强度检测方法、除钻芯法尚能应用外，其余检测方法急需科研院校和仪器设备生产厂家的联合攻关。 5几点建议 ? (1)HSC的试模必须严格保证足够的尺寸和平面
14、、直角精度，以确保试块质量，必要时磨平抛光，否则使试块强度偏低。试验操作时须特别仔细。 ? (2)试验机必须保证足够的刚度，尽可能采用较大量程的试验机，以免使测试结果偏大。 ? (3)加强早期保湿养护或提早拆模，防止早期失水。尽可能采用潮湿养护。 ? (4)对不掺混合材的HSC，试块强度可能高于实际强度，特别是 构件 尺寸50cm或夏季施工时更要注意其强度修正。 ? (5)对高掺量混合材HSC，试块强度往往低于 构件 强度。冬季施工或采用标准养护时更应引起重视。? (6)对 构件 尺寸大于50cm的 HSC，不但要控制温差，也要特别重视绝对温度对强度的影响。应尽可能多掺混合材降低水泥用量。 ? (7)回弹法不适于评定C50以上混凝土的强度。建议研制新型回弹仪，建立新的地 方和全国测强曲线。超声波法和拔出法及综合法的应用，也需建立新的测强曲线。 (8)钻芯法评定 构件 混凝土强度时，要求芯样具有更高的光洁度和平整度。抹平材料应具有相应的强度值。? （广西创新建筑工程质量检测咨询有限公司 李工）参考文献 ? 1.土木工程材料，清华大学，1997? 2?缪群，李为杜，高强混凝土强度的无损检测技术研究，混凝土，1998 ? 3?混凝土结构工程施工及验收规范(GB5020492)，1993
