（材料學(xué)專業(yè)論文）蒸養(yǎng)高性能混凝土引氣若干問題的研究.pdf

摘要 隨著使用年限的增加和環(huán)境條件的影響，鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)面臨的耐久性問 題不容忽視。通過研究發(fā)現(xiàn)，在混凝土中適當(dāng)引氣可以大幅度提高混凝上的耐久性能。 然而是否可以在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中引氣，國內(nèi)外規(guī)范中存在較大差異。由于種種原 因，至今我國規(guī)范仍然規(guī)定，禁止在預(yù)應(yīng)力及蒸養(yǎng)混凝土結(jié)構(gòu)中引氣。針對這種情況， 本文對常壓蒸養(yǎng)預(yù)應(yīng)力高性能混凝土引氣的若干問題進行了研究。 理論研究表明，蒸養(yǎng)后混凝土的膨脹率與其含氣量呈線性關(guān)系。引氣劑引入的氣 泡在受熱時對混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞很小。只要對新拌混凝土進行充分的預(yù)養(yǎng)護，對 引氣混凝土進行蒸養(yǎng)并不會對混凝土產(chǎn)生不良影響，同時由于引氣后改善了混擻土泌 水和離析，混凝土的長期性能和耐久性將會得到明顯的改善。 試驗研究表明，當(dāng)蒸養(yǎng)恒溫溫度為5 0 。c ，混凝土含氣量控制在4 左右時，蒸養(yǎng) 后混凝土的膨脹率，氣孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化都不大。在抗壓強度變化不大的條件下，抗 折強度明顯提高：混凝土的收縮和徐變較不引氣混凝土相比較?。荒途眯阅苊黠@改善。 關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土；含氣量；蒸汽養(yǎng)護 a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s eo f f i x e dn u m b e ro f y e a ra n di n f l u e n c eo f t h ec i r c u m s t a n c ec o n d i t i o n ， r a i l w a yc o n c r e t ec o n s t r u c t i o nw a sf a c e dw i t hs e v e r ec o n c r e t ed u r a b i l i t yp r o b l e m i tw a s s h o w ni ns t u d yt h a tb ym o d e r a t e l ya d d e da i re n t r a i n i n ga g e n ti nc o n c r e t ew o u l do b v i o u s l y e n h a n c et h ec o n c r e t ed u r a b i l i t y d i f f e r e n tc o u n t r i e sh a v ed i f f e r e n tv i e w si nw h e t h e ro rn o t t oe n t r a i na i ri nc o n c r e t e ，e s p e c i a l l yi np r e s t r e s s e dr e i n f o r c e dc o n c r e t e i no u rc o u n t r y s c r i t e r i o n ，e n t r a i na i r i np r e s t r e s s e dr e i n f o r c e dc o n c r e t ew a sf o r b i d d e ni n p u b l i c p r o c l a m a t i o n ，d u e t o t h i s c o n d i t i o n ，t h i sp a p e rs t u d i e ds o n i cp r o b l e m so nh i g h p e r f o r m a n c ea i re n t r a i n m e n tc o n c r e t ei na t m o s p h e r i cp r e s s u r es t e a mc u r i n g i ti ss h o w ni nt h e o r yt h a tt h ep e r c e n t a g eo fe x p a n s i o nc o n c r e t ew a sl i n e a rw i t ht h ea i r q u a n t i t yi nc o n c r e t ea f t e rc o n c r e t ec u r ei ns t e a m t h ea i rb u b b l e s ，w h i c hw e r ee n t r a i n e db y a i re n t r a i na g e n t ，m a d el i t t l ed a m a g et oi n n e rc o n c r e t ec o n s t r u c t i o n a sl o n ga sp r e c u r e d p e r i o do ff r e s hc o n c r e t ew a ss u f f i c i e n t ，t h ea i rb u b b l e sw o u l dn o tm a k ea n yd i s a d v a n t a g e a tt h es a m et i m ee n t r a i n i n ga i ri nc o n c r e t ei m p r o v e dt h eb l e e d i n ga n di s o l a t i o ni nc o n c r e t e ， t h el o n gt e a mp e r f o r m a n c ea n dd u r a b i l i t yo fc o n c r e t ew e r ei m p r o v e do b v i o u s l y i ti ss h o w nt h r o u g ht e s tr e s u l t sw h e nc o n c r e t ew a sc u r i n gi n5 0 。ca n dt h ea i rc o n t e n t m a i n t a i n e d4 o rs o t h ep e r c e n t a g ee x p a n s i o na n dp o r ec o n s t r u c t e rp a r a m e t e r sh a v ef e w c h a n g e s a tt h ec o n d i t i o no fc o m p r e s s i o ns t r e n g t hc h a n g el i t t l e ，t h eb e n d i n gs t r e n g t ho f c o n c r e t ew a so b v i o u s l yi n c r e a s e d t h ea i re n t r a i n i n gc o n c r e t e ss h r i n k a g ea n dc r e e pw e r e l e s st h a nc o n c r e t ew h i c hn o tc o n t e n ta i re n t r a i n e da g e n t ，a n dt h ed t w a b i l i t yp e r f o r m a n c e w a si m p r o v e do b v i o u s l y , k e yw o r d s ：p r e s t r e s s e dr e i n f o r c e dc o n c r e t e ； a i rc o n t e n t ； c u r i n gi ns t e a m 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo) 下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的 內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的 作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已 在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 論文作者簽名：寢耀壽、 日期：立礦礦羅年7 月if j 鐵道科學(xué)研究院碩士研究生學(xué)付論文 蒸養(yǎng)高性能混凝土引氣若干問題的研究 第一章緒論 1 1 問題的提出 自從1 8 2 4 年j o s e p h a s p d i n 發(fā)明波特蘭水泥以來，隨著水泥生產(chǎn)技術(shù)及強度的不斷 提高和水泥的品種不斷增加，水泥混凝土的應(yīng)用日益廣泛。日前，水泥混凝士已經(jīng)是 使用最廣泛和最大宗的人造建筑材料。如果根據(jù)使用的環(huán)境情況對其進行匝確地設(shè) 計，同時認(rèn)真地按照要求進行施工和養(yǎng)護，混凝士的使用壽命可達百年以上，類似成 功的工程實例不勝枚舉。然而近2 0 年來，國內(nèi)外都出現(xiàn)了相當(dāng)多的混凝土結(jié)構(gòu)未達到 預(yù)期使用壽命而過早破壞的實例。據(jù)美國國家材料顧問委員會1 9 8 7 年提交的報告顯 示，全美國約有2 5 3 0 0 0 座混凝土橋梁的橋面板使用不到2 0 年，就已出現(xiàn)不同程度的破 壞，同時還以每年3 5 0 0 0 座的數(shù)量增加，粗略估計每年的經(jīng)濟損失將以數(shù)十億美元計。 又據(jù)1 9 9 8 年美國土木工程學(xué)會的一份材料估計，美國僅為修理和更換公路橋梁的混凝 土橋面板一項就需8 0 0 億美元，而現(xiàn)在聯(lián)邦政府每年為此的撥款只有5 0 6 0 億美元。 另有資料指出，美國因除冰鹽引起鋼筋銹蝕需限載通行的公路橋梁已占橋梁總數(shù)的 1 4 。與國外情況一樣，我國混凝土結(jié)構(gòu)物的耐久性問題也不容樂觀。由于冬天灑除 冰鹽及凍融作用，京津地區(qū)的部分城市立交橋使用不到十年就出現(xiàn)混凝士開裂、局部 混凝土剝落等問題，以至不得不限載、大修或拆除。海港基礎(chǔ)設(shè)施工程由于鋼筋的混 凝土保護層過薄且密實性差，許多工程建成后幾年就出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土開裂等問 題，致使我國的海港混凝土碼頭一般使用十年左右就需要大修。鹽凍也對混凝土路面 造成傷害，東北地區(qū)黑龍江省哈綏公路1 9 9 6 年通車，使用僅一個冬季就大面積剝蝕。 為了提高混凝土的耐久性，除了在設(shè)計上和施工及養(yǎng)護上充分重視以外，一項重 要的措施就是在混凝土中摻加礦物摻合料和外加劑。商性能混凝土就是在這種環(huán)境下 出現(xiàn)的。在高性能混凝土的設(shè)計中，除粉煤灰和礦粉以外，各種外加劑的摻入也是非 常重要的。其中摻入引氣劑是配制高性能混凝土的一項重要手段。 引氣劑是指在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布、穩(wěn)定且封閉的微小氣泡的 外加劑1 2 】。引氣棄的摻量通常在0 0 1 左右，可使混合物中引氣量達n 3 0 - 5 。據(jù)估 鐵道科學(xué)研究院碩七研究生學(xué)位論文 計，在此情況下，每立方米混凝土中將引入上百億個小氣泡從而改善了新拌混凝j - 的和易性，使硬化混凝士的抗凍性能得到顯著提高。 早在2 0 世紀(jì)3 0 年代，美國、日本、英國等國家就開始使用引氣劑。最早獲得專利 權(quán)的混凝土引氣劑是木松香精制過程中的副產(chǎn)品文沙( v i a s 0 1 ) 樹脂，并一且沿用至 今。為了規(guī)范混凝土引氣劑的使用，美國于1 9 4 2 年首先制定了引氣混凝十的施工規(guī)范， 隨后美國材料試驗學(xué)會( a s t m ) 也制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。1 9 4 8 年以后，引氣劑和引氣減 水劑在美國公路、港口、橋梁等工程中得到了廣泛的應(yīng)用。 2 0 世紀(jì)5 0 年代，我國的吳中偉先生就首先開發(fā)了松香類引氣劑，并在水利工程中 推廣使用，對提高建國初期水利工程混凝土的耐久性起了很大的作用。在混凝土工程 中謹(jǐn)慎地使用一定量的引氣劑，可提高混凝土的流動性、和易性、可泵性、減少拌和 物的離析和泌水，從而提高混凝土的均勻性、耐久性，并在面對惡劣環(huán)境的時候極大 的提高混凝土的使用壽命。雖然我國使用引氣劑已有5 0 余年的歷史，但躉今引氣劑混 凝土的優(yōu)良性質(zhì)還沒有被工程界認(rèn)可。目前引氣劑在我國的使用量還微乎其微，摻引 氣劑的混凝土僅占混凝土總量的百分之幾。許多應(yīng)該摻或必須摻引氣劑的混凝土工程 因為沒有使用引氣劑，從而造成混凝土工程的過早破壞。究其原因，除了對混凝土使 用壽命的漠不關(guān)心以外，主要是擔(dān)心引氣劑的摻入會降低混凝土的強度。尤其在預(yù)應(yīng) 力混凝土中摻加引氣劑的問題在我國還沒有訂入施工設(shè)計及規(guī)范中。 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土( p r e s t r e s s e dr e i n f o r c e dc o n c r e t e ) - - 般通過張拉鋼筋，產(chǎn)生預(yù)應(yīng) 力。采用預(yù)應(yīng)力混凝土可以充分利用混凝土材料抗壓強度高的特性，提高混凝土構(gòu)件 的抗拉能力，防止或推遲混凝土裂縫的出現(xiàn)，從而使混凝土制品的抗裂性，耐久性得 到很大的提高，同時減輕結(jié)構(gòu)自重，節(jié)約材料。 預(yù)應(yīng)力混凝士在第二次世界大戰(zhàn)后開始被廣泛應(yīng)用。半個世紀(jì)以來，從理論、材 料、工藝到土建工程的各種應(yīng)用，都取得了極其巨大的發(fā)展與成就。我國的預(yù)應(yīng)力混 凝土起步比西歐大約晚1 0 年，但由于大規(guī)模建設(shè)的需要，目前我國的預(yù)應(yīng)力混凝士 不僅發(fā)展快，而且應(yīng)用數(shù)量極為龐大。據(jù)1 9 9 5 年的不完全統(tǒng)計：采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混 凝土構(gòu)件建造的各種單層工業(yè)廠房總面積達l o 億m 2 ，建造的城鎮(zhèn)住宅和農(nóng)村房屋超 過3 0 億盯，建造的4 0 m 跨徑以內(nèi)的鐵路橋梁達3 0 0 0 0 孔，新建的公路和城市橋梁中， 2 0 m 跨以上使用預(yù)應(yīng)力混凝土的占到8 5 以上。至1 9 9 8 年底，全國共有橋梁3 6 7 4 7 座。 其中預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁和非預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁占橋梁總數(shù)的9 0 以上【3 i 。 伴隨著混凝土橋梁的大規(guī)模建設(shè)的是混凝土結(jié)構(gòu)的大規(guī)模損壞，從上世紀(jì)5 0 年 鐵道科學(xué)研究院碩士研究生學(xué)位論文 代我國建造第一座鋼筋預(yù)應(yīng)力混凝士鐵路大橋開始算起，很多橋梁的使用壽命還不到 5 0 年就已經(jīng)不得不進行修補和更換。據(jù)1 9 9 8 年鐵道部秋檢統(tǒng)計資料，全路橋梁失格 率為1 9 3 9 ，其中大部分是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁使用壽命過短， 不僅造成了巨額的資金支出和浪費，還使本來就十分緊張鐵路運輸雪上加霜。 我國目前的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，特別是鐵路的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)主要是通過常壓 蒸汽進行加速養(yǎng)護的。蒸汽養(yǎng)護在加速混凝土強度增長的同時也會降低混凝土的耐久 性能。而在預(yù)應(yīng)力混凝士面臨嚴(yán)酷環(huán)境時，必須要求混凝土結(jié)構(gòu)具有較高的耐久性能。 但是由于種種原囡，對于增強預(yù)應(yīng)力混凝土的耐久性目前普遍采用方法的只有增加混 凝土強度等級，對于是否可在混凝土中引氣還存在著疑問。本課題著重從常壓蒸汽養(yǎng) 護的條件下能否在預(yù)應(yīng)力混凝土中摻加引氣劑的可行性出發(fā)，對此問題進行研究。希 望此研究的結(jié)果可對提高預(yù)應(yīng)力混凝土的耐久性做出貢獻。 1 2 國內(nèi)外混凝土引氣概況 1 2 1國外混凝土引氣概況 目前，不少國家在關(guān)于能否在混凝土中摻加引氣劑的問題已達成共識。美國、加 拿大、瑞典、芬蘭、挪威、日本等國，8 0 以上的混凝土中都摻加了引氣劑，特別是 在水工結(jié)構(gòu)物、公路、橋梁、海港工程的混凝土中都無一例外地?fù)郊恿艘龤鈩? “。 般而言，在處理混凝土耐久性問題時，國外通常的做法是先對混凝土所處的環(huán) 境進行分類，在不同的環(huán)境下要求混凝土應(yīng)滿足不同的含氣量、最小膠材用量、最大 水膠比、最低強度等級等條件。當(dāng)混凝土處在有抗凍性要求的嚴(yán)酷環(huán)境中時，一般要 求在混凝土中引氣。下面就不同國家在不同環(huán)境條件下對混凝土的要求進行介紹。 1 ) 美國 在a c i3 1 9 _ 9 5 中，混凝土所處的環(huán)境被分成了嚴(yán)酷環(huán)境和一般環(huán)境兩種f 4 1 。 一 般認(rèn)為橋面板，路緣石，車庫和蓄水池等是處于嚴(yán)酷環(huán)境中的結(jié)構(gòu)物，部分不與土壤 直接接觸的粱、柱和板等是處于一般環(huán)境中的結(jié)構(gòu)物。在混凝土遭受凍融或鹽凍破壞 時，a c i3 1 8 9 5 規(guī)定應(yīng)對混凝土進行弓l 氣。在不同環(huán)境下a c l 3 1 8 9 5 對混凝土含氣 量的規(guī)定如表1 所示。 2 ) 加拿大 c s a a 2 3 1 9 4 5 1 規(guī)定，在不包含氯離子的情況下，混凝土所處的環(huán)境被分成三種： f l暴露在凍融條件下的飽水混凝土，如水池底板、天井、網(wǎng)球場和浸泡在淡水 鐵道科學(xué)研究院碩士研究生學(xué)位論文 中的設(shè)施等。 表1 不同環(huán)境下a c i3 1 8 - 9 5 對混凝土含氣量的規(guī)定 含氣量，瞎 嚴(yán)酷環(huán)境般環(huán)境 環(huán)境條件 - 磊嘉齊骨料粒徑，n l m ( i n ) 95 ( 3 8 ) 7 5 6 0 1 2 5 ( 1 2 1 7 o 5 5 1 9 ，0 ( 3 4 1 6 o5 0 2 5 o ( 1 ) 6 o 4 5 3 75 ( 1 “) 5 5 4 5 5 1 o ( 2 ) 5 04 0 7 6 o ( 3 ) 4 5 1 3 5 f 2 暴露在凍融條件下的不飽水混凝土，如建筑物的外墻和外柱等。 n 暴露在沒有凍融環(huán)境下的混凝土，如建筑物的內(nèi)墻和內(nèi)柱等。 c s a a 2 3 1 9 4 規(guī)定了在不同環(huán)境下混凝土2 8 d 的最小強度和最小水膠比如表2 所示。 對預(yù)制混凝土，c s a a 2 3 4 特別規(guī)定，只要結(jié)構(gòu)物處在受凍地區(qū)，混凝土的最低 含氣量就應(yīng)大于5 ，最大水膠比應(yīng)小于o 4 5 ，最小的強度應(yīng)大于3 0 m p a 。 表2c s a a 2 3 1 9 4 對混凝土強度、最大水膠比和含氣量的規(guī)定 含氣量， 暴露環(huán)境 2 8 d 攝小強度，m p a 。晟大水膠比 l o m ml o 1 4 m m2 8 4 0 m m f 1 3 0o 5 06 - - 95 8 4 7 f 22 50 5 05 8 4 7 3 6 n設(shè)計僮設(shè)計值 ， 注：測試強度采_ e i j 巾1 5 0 x 3 0 0 m m 圓柱體試件 3 ) 歐洲 歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會出版的e n 2 0 6 1 ：2 0 0 0 t 6 1 中，將有抗凍要求的混凝土環(huán)境分成了 4 類，分別為： x ，1 ：中等程度飽水，無除冰鹽存在的環(huán)境； x f 2 ：中等程度飽水，有除冰鹽存在的環(huán)境： x f 3 ：高程度飽水，無除冰鹽存在的環(huán)境； x f 4 ：高程度飽水，有除冰鹽存在的環(huán)境。 在標(biāo)準(zhǔn)附錄f 中，對混凝土最大水膠比，最小強度等級，最小水泥含量，最小含 氣量進行了規(guī)定，如表3 所示。 4 鐵道科學(xué)研究院碩士研究生學(xué)位論文 表3 不同環(huán)境下e n2 0 6 1 ：2 0 0 0 對混凝土配合比的規(guī)定 環(huán)境條件水膠比 強度等級 水泥用量含氣_ 量 x f l05 5c 2 5 3 03 0 0 x f 20 5 5c 3 0 3 73 0 04 0 x f 3o 5 0c 3 0 3 7 3 2 040 x f 40 4 5c 3 0 3 73 4 04 0 歐洲設(shè)計規(guī)范( c e b f i p - m o d ec o d e1 9 9 0 ) 特別規(guī)定，在凍融環(huán)境下，預(yù)應(yīng)力混凝 土與鋼筋混凝土應(yīng)含有相同的含氣量。 4 ) 德國 德國規(guī)范 d i n1 0 4 5 a 1 用于結(jié)構(gòu)的混凝土一設(shè)計和制造【7j 中，混凝土被分為兩 個基本等級：bi ( 強度等級為b 2 b 2 5 ) 和bi i ( 強度等級大于b 3 5 ) 。 規(guī)范規(guī)定，當(dāng)混凝土處在潮濕的凍融循環(huán)條件下時，混凝土應(yīng)具有很好的抗凍性。 為此除了水膠比小于0 4 0 的非常干硬的混凝土以外，無論是處于bi 級或是bi i 級的 混凝士中都必須摻加引氣劑，且含氣量需滿足表4 的要求。 表4d i n1 0 4 5 a 1 對混凝土含氣量的規(guī)定 骨料的最大粒徑, r a m 空氣含量， 85 5 1 6 4 5 3 24 o 6 33 5 5 1 瑞典 在瑞典建筑部出版的混凝土建筑手冊( b o v e r k e t sh a n d b o o ko i l c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n ，以下簡稱b b k 9 4 ) 中，將有抗凍性要求的混凝土環(huán)境分成了以下四類： b 1 ：可忽略的嚴(yán)酷環(huán)境。 b 2 ：輕微的嚴(yán)酷環(huán)境中等濕度的沒有氧離子存在的凍融環(huán)境。包括處于室外 與地平線夾角超過3 0 。的建筑物表面，如建筑物的立面。 b 3 ：中等嚴(yán)酷環(huán)境一處在潮濕或者非常潮濕的環(huán)境中沒有或者只有少量的氯離 子存在并經(jīng)受凍融循環(huán)作用的環(huán)境。包括處于室外與地平線夾角不超過3 0 。的建筑物 表面，如陽臺、泡在清水中的大壩和碼頭等。 b 4 ：非常嚴(yán)酷的環(huán)境結(jié)構(gòu)物處在潮濕或者非常潮濕的環(huán)境中，有中等或大量 氯離子存在，并伴隨凍融循環(huán)的環(huán)境。如處于海水浸泡和位于浪濺區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)物。 當(dāng)環(huán)境條件為b 3 或b 4 時，b b k 9 4 通常要求摻加引氣劑。根據(jù)骨料粒徑不同， 鐵道科學(xué)研究院碩士研究生學(xué)位論文 混凝土的最小含氣量和最大水膠比如表5 所示。 表5b b k 9 4 對混凝土的最小含氣量和最大水膠比的規(guī)定 含氣量， 環(huán)境條件水膠比 最大粒徑3 2 m m最大粒徑1 6 m m最大粒徑8 r m n b 1 ， b 2 | f，0 、6 0 b 33 54 04 5o5 5 b 45 06 o600 4 5 6 1 挪威 在挪威規(guī)范“n s3 4 7 3 9 2 【8 j 混凝土建筑和設(shè)計準(zhǔn)則”和“n s4 3 2 0 - 9 8 1 9 1 房屋建筑 注釋條款”中，混凝土的環(huán)境條件被分為以下兩類： n a ：輕微的嚴(yán)酷環(huán)境；包括戶外結(jié)構(gòu)物，內(nèi)部有潮濕環(huán)境存在的結(jié)構(gòu)物和處于 清水中的結(jié)構(gòu)物。 m a ：嚴(yán)酷環(huán)境；包括環(huán)境中有氯離子存在的水中結(jié)構(gòu)物，位于浪濺區(qū)的結(jié)構(gòu)物 和受到侵蝕性氣體或化學(xué)物質(zhì)危害的結(jié)構(gòu)物。 無論在何種環(huán)境條件下，當(dāng)結(jié)構(gòu)物處在有凍融循環(huán)或潮濕的環(huán)境中時，混凝土都 必須引氣。在這種情況下，混凝土中的空氣含量應(yīng)為3 6 。 7 ) 日本 日本的商品混凝土標(biāo)準(zhǔn)j i s a s 3 0 8 ：1 9 8 8 中4 i t ：規(guī)定，所有的預(yù)拌混凝土都必須 引氣( 含氣量苫5 ) ，非引氣混凝土屬于特種混凝土。 1 2 2 國內(nèi)混凝士引氣情況 我國規(guī)范j g j 5 5 - 2 0 0 0 中規(guī)定，長期處于潮濕和嚴(yán)寒環(huán)境中的混凝土，應(yīng)摻用引氣 荊或引氣減水劑。見下表6 。 表6j g j 5 5 - - - 2 0 0 0 d o 規(guī)定的長期處于潮濕和嚴(yán)寒環(huán)境中混凝土的最小含氣量 粗骨料最大粒徑( m m )最小含氣量( ) 4 0 4 5 2 5 5 0 2 0 5 5 但長期以來，我國的鋼筋混凝土相關(guān)規(guī)范中都有。預(yù)應(yīng)力混凝土不宜引氣”的規(guī) 定。如在t b1 0 2 1 0 - 一2 0 0 1 中規(guī)定，“引氣劑不宜用于蒸汽養(yǎng)護混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土”。 6 鐵道科學(xué)研究院碩士研究生學(xué)位論文 1 3 本文的主要研究思路和方法 1 3 1 研究思路 由上面的討論可以看出，對于是否能在混凝土中引氣，困內(nèi)外規(guī)范的規(guī)定基本一 致，即當(dāng)混凝土處在嚴(yán)酷環(huán)境中或環(huán)境中有凍融存在時，混凝土中必須引氣，且引7e 后混凝土中空氣含量一般要求大于4 0 o 。但對于是否可在預(yù)應(yīng)力混凝上中引氣的問題， 我國規(guī)范與國外存在較大差距。國外的做法一般是無論何種混凝上結(jié)構(gòu)，只要環(huán)境比 較嚴(yán)酷且有抗凍性要求，首先都必須在混凝土中引氣，( 如歐洲規(guī)范規(guī)定，在凍融明： 境下，預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼筋混凝土應(yīng)含有相同的含氣量) ，之后再處理由于引氣呵能 造成的問題。而我國規(guī)范雖然規(guī)定需對處于嚴(yán)酷環(huán)境中的混凝十結(jié)構(gòu)物進行引氣，但 同時又禁止在預(yù)應(yīng)力及蒸養(yǎng)混凝土中引氣。 我國幅員遼闊，地質(zhì)及氣候條件千變?nèi)f化，許多混凝土結(jié)構(gòu)( 包括了很多預(yù)應(yīng)力 混凝士結(jié)構(gòu)) 處在對耐久性非常不利的環(huán)境中。此時，單純提高混凝土強度等級已不 能抵抗環(huán)境對混凝土耐久性的破壞，那么能否在預(yù)應(yīng)力及蒸養(yǎng)混凝士中摻加引氣劑， 從而提高其耐久性呢? 雖然在混凝土中引氣后會影響混凝土的強度等級，但從國外發(fā)達國家在混凝土耐 久性方面的規(guī)范和經(jīng)驗來看，在預(yù)應(yīng)力混凝土中是可以摻加引氣劑的，至少在歐洲是 如此。 目前之所以禁止在預(yù)應(yīng)力混凝土中引氣，比較普遍的解釋主要有以下三點，其一 是引氣混凝土在蒸汽養(yǎng)護時與非引氣混凝土相比會引起較大的膨脹變形，對結(jié)構(gòu)造成 破壞；其二是在混凝土中引入氣泡后，增加了混凝土中的空隙，降低了強度；其三是 預(yù)應(yīng)力混凝士中引氣后可能引起長期徐變增大，從而引起應(yīng)力松弛。 縱然在混凝土中引氣可能帶來種種不良的因素，但在全面的考察和評估一個結(jié)構(gòu) 物的使用情況時，是強度更重要，還是使用壽命更值得關(guān)注? 如果僅僅是因為強度的 原因就置結(jié)構(gòu)物的使用壽命于不顧，是不是有點因噎廢食、本末倒置呢? 對于采用在混凝土中引氣的方法提高耐久性這個問題，筆者認(rèn)為適當(dāng)?shù)乃悸窇?yīng)該 是，當(dāng)混凝土處在嚴(yán)酷環(huán)境中面對嚴(yán)重的耐久性問題時，首先應(yīng)按照耐久性進行設(shè)計 拳1 施工，在需要摻加引氣荊的情 晁下必須摻加引氣劑，其次再解決由于摻加引氣劑麗 導(dǎo)致的不良問題。既不能在預(yù)應(yīng)力混凝土中隨意的摻用引氣劑，引起可能的工程事放， 也不能對預(yù)應(yīng)力混凝土引氣這個問題一刀切，置混凝土于惡劣環(huán)境下的使用壽命不 顧。 鐵道科學(xué)研究院碩士研究生學(xué)位論文 在混凝土中摻加了引氣劑后，確實增加了混凝土中的空隙，理論上會降低混凝上 強度。但混凝士強度降低了多少，引入氣泡后蒸汽養(yǎng)護是否一定會引起混凝土腫脹， 腫脹是否一定會引起破壞，阻及引氣后混凝土長期徐變是否。定會增大，增大了多少， 至今尚未見到相關(guān)論述和試驗數(shù)據(jù)。本文擬通過試驗對上述問題肝展研究。 1 3 2 研究方法 本課題的研究是基于鐵道部課題“京滬高速鐵路c 5 0 高性能混凝土試驗研究”的 基礎(chǔ)上開展的。在試驗中采用京滬高速鐵路c 5 0 高性能混凝土作為試驗混凝土。 課題的研究計劃如下：首先從理論上對預(yù)應(yīng)力蒸養(yǎng)混凝土中摻加弓| 氣劑的問題進 行研究。研究的內(nèi)容包括引氣蒸養(yǎng)后水泥水化產(chǎn)物是否變化，蒸養(yǎng)可能引起的膨脹變 形，混凝土的力學(xué)性能、長期性能和耐久性能是否會對混凝土的預(yù)應(yīng)力產(chǎn)生不利影響。 第二步，在理論研究之后進行試驗研究。試驗的內(nèi)容主要包括新拌混凝土蒸養(yǎng)膨 脹率測定試驗，孔結(jié)構(gòu)參數(shù)試驗，力學(xué)性能試驗，長期性能試驗和耐久性能試驗。 最后，對試驗研究結(jié)果進行總結(jié)，得出結(jié)論。 鐵道科學(xué)研究院碩士研究生學(xué)位論文 第二章理論分析研究 2 1 蒸養(yǎng)混凝土硬化的物理化學(xué)過程 2 1 1 水泥水化產(chǎn)物的組成 i o m 布特、n n 布特尼柯夫、t m 別爾科維奇、h b 克拉夫欽科、m ，m 馬揚茨、 i o c 馬里寧、c a 米洛諾夫、bh 季馬紹夫、h 泰勒、g 克勞塞克、r 紐塞爾及其他 許多科學(xué)家開展了大量關(guān)于在5 0 。c 1 0 0 常壓蒸汽養(yǎng)護條件下水泥水化的研究。在 這些科學(xué)家中，前蘇聯(lián)科學(xué)家占主要部分。 勛，m 布特、n 丌布特尼柯夫、m m 馬揚茨、的c 馬里寧的研究表明，在5 0 ”c 9 0 c 之間的不同養(yǎng)護制度下，c 3 s 和c 2 s 水化生成了堿度為1 7 2 的水化硅酸鹽相。 而且，在5 0 時還曾發(fā)現(xiàn)c s 比值較高的不穩(wěn)定相，它的強度低于其他水化硅酸鹽 相。根據(jù)資料顯示【1 0 1 ，水化硅酸鈣的堿度，會隨著硬化溫度的升高兩降低。 a 格魯杰莫和h 泰勒發(fā)現(xiàn)1 1 0 “】，水泥石在5 0 。c1 0 0 c 的水化過程中將會生成 低堿度的水化硅酸鈣c ( i ) 凝膠，r 伊頓認(rèn)為，在5 0 c 1 0 0 “c 時生成的水化 硅酸鈣凝膠的特點是c s 比值較高，并含有較多的鋁、鐵、硫的離子。 f o m 布特、& b 柯爾巴索夫和b h 季馬紹夫指出f 】3 j ，雖然c 3 s 和c 2 s 水化時， 因為溫度決定著膠材的溶解度、液相的過飽和程度及固相反應(yīng)的特征等，所以生成不 同水化硅酸鈣取決于不同的溫度。水化硅酸鈣的組成在2 0 1 0 0 。c 的溫度區(qū)間內(nèi)的 變化并不顯著。i 奧德勒的資料顯示 “】，只有a l i t e 的水化程度，影響水化硅酸鈣堿 度，其水化程度在5 c 5 0 c 的區(qū)間內(nèi)是與硬化溫度無關(guān)的。水化程度為1 0 時，生 成c s 奄的水化硅酸鈣。在以后的快速水化期內(nèi)，形成c s = 1 1 5 的水化硅酸鈣，而 后又轉(zhuǎn)變?yōu)閏 i s = 2 1 的水化硅酸鈣。 c 3 a 在水化時，生成六方晶系的c 4 a h ，l ”t ，在濕度較低時轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶水較少的 水化鋁酸鈣，一直變到c x a h 7 ，由該化合物的特性所決定這個過程為可逆過程。在較 高的養(yǎng)護溫度下，該化合物會隨著時間轉(zhuǎn)變?yōu)閺姸容^低的c 3 a h 6 穩(wěn)定立方晶體。c 4 a f 的水化與c 3 a 類似。此時，f e 2 0 3 的存在保證了c 3 a h 6 六方晶體在高溫下的穩(wěn)定性。 總結(jié)水泥在蒸汽養(yǎng)護下水泥水化產(chǎn)物的組成的現(xiàn)有資料，可以認(rèn)為在標(biāo)準(zhǔn)溫度下 硬化和高溫常壓蒸汽養(yǎng)護條件下生成的新生物之間是沒有本質(zhì)區(qū)別的。換句話說，高 鐵道科學(xué)研究院碩士研究生學(xué)位論文 溫只是加快了水泥水化的速度，水泥水化的本質(zhì)并沒有變化( 當(dāng)溫度升奄8 0 ”ch 、j ，水 泥水化的速度比在2 0 時增加5 倍；當(dāng)溫度升至1 0 0 。c 時，水泥水化的速度比2 0 。c 時增加9 倍) 。波特蘭水泥在2 0 l o o 。c 溫度區(qū)間內(nèi)水化時的主要生成物是c s h 弱結(jié)晶水化硅酸鈣，其組成為c s h ( 1 ) ，c s h ( 1 1 ) 、c a ( o h h 以及c a c 0 3 同時 生成少量c 3 s h 2 和c 2 s h ( a ) 和其他以亞穩(wěn)態(tài)形式存在的水化硅酸鈣。鋁酸鹽和鐵鋁酸 鹽水化時，生成的則是鈣釩石、c 3 a h 6 和c 4 a l l l l 1 9 。 2 1 2 水泥水化產(chǎn)物的結(jié)構(gòu) 近藤和大門的研究表明【1 5 。硅酸三鈣水化時，生成了兩種類型相近的水化硅酸鹽， 即經(jīng)溶液生成的“外生”水化硅酸鈣，和由局部化學(xué)而生成的“內(nèi)生”水化硅酸鈣。在電 子顯微鏡下觀察時，這些水化硅酸鈣具有不同的結(jié)構(gòu)：外生水化硅酸鈣的結(jié)構(gòu)呈松散 的箔片和纖維狀，內(nèi)生水化硅酸鈣則具有微晶結(jié)構(gòu)。 李哈茨w 和勞海爾p w 提出，水化硅酸鈣的纖維，隨其生成時期的不同，具 有不同的尺寸。水化的早期階段( 一天以內(nèi)洼成的尺寸較大，在后期繼續(xù)硬化時生成 的尺寸較小。因此，強度之所以隨時間而增長，不僅是由于密度提高，更多的是因為 連接點的增多。按照g 威爾別克和r 海爾謬特的觀點，對水泥硬化的任何一種加速 措施，如提高溫度、磨細(xì)膠結(jié)材、摻用化學(xué)促硬劑等等，部會使得生成的纖維狀晶體 更粗短，因而早期強度較高，而由于連接點的減少，使得試件后期強度偏低。c a ， 米羅諾夫研究混凝土在低、負(fù)溫時的水化時發(fā)現(xiàn)，在一定的低負(fù)溫條件_ 卜，混凝土仍 可以繼續(xù)水化，且轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護以后的后期強度要高于一直處在標(biāo)養(yǎng)狀態(tài)下的混凝 土。其原因也可以用生成細(xì)長形狀的水化硅酸鈣纖維來解釋。 g 威爾別克和r 海爾繆特認(rèn)為”l ，蒸汽養(yǎng)護水泥石強度較低的原因是水化產(chǎn)物的 濃度不均勻。水化產(chǎn)物由于迅速生成，而來不及在顆粒之間的空間中分散開來，因而 就大量聚集在未水化的顆粒周圍。c 留德維克和s 卞斯1 9 5 6 年德研究表明，水泥石 的強度在很大程度上和新生物的分散度有關(guān)。例如，養(yǎng)護溫度由2 7 。c 升至1 6 04 c ，新 生物的比表面積減少好幾倍。 a b 沃爾任斯基及其助手們認(rèn)為【”1 ，高溫養(yǎng)護時生成較粗的、結(jié)晶較好的新生物， 其膠結(jié)性能較低。在這種情況下，提高水泥的水化程度，不一定就能補償新生物的結(jié) 構(gòu)粗化對強度的不利影響。他們確認(rèn)，新生物的容積濃度相同時，濕熱養(yǎng)護水泥石的 強度偏低。所以，不能單純的用水化程度和新生物容積濃度推測水泥石強度。在水化 鐵道科學(xué)研究院碩士研究生學(xué)位論文 程度及新生物的容積濃度一樣的條件下，水泥石的強度將依賴于新生物的分散度。岡 為新生物的分散度決定著連接點的數(shù)量和強度。 在此方面進行過大量研究的還有x c 馬麥多夫、h b 別洛夫、d 吸爾納、h 泰勒 和a ，格魯杰莫。根據(jù)他們得研究成果可以得知，在蒸汽養(yǎng)護條件下水泥水化生成 的水化硅酸鈣，隨著其組成和結(jié)晶程度的不同，可銹具有互相交錯、極為細(xì)小的纖維 狀、卷起的箔片狀、規(guī)整和不規(guī)整的薄平板狀等形狀1 1 1 7 】。凝膠的比表面積，隨著 標(biāo)準(zhǔn)條件下硬化時間的增加而減少。當(dāng)熱養(yǎng)護的溫度升高，同時熱養(yǎng)護的時間增加時， 由于生成了較大的顆粒，凝膠的比表面積也隨之減小。溫度為6 0 。c 9 0 時，蒸養(yǎng) 水泥石的比表面比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的比表面減少2 0 4 0 ，同時隨著恒溫養(yǎng)護溫度的增高 而減少l 】。 2 1 3 水泥水化速度和水化程度 混凝土在蒸汽養(yǎng)護時，隨著溫度的升高，被加速的主要是相變過程的動力學(xué)，以 及相變的順序和完全程度。溫度的升高使水泥硬化的潛伏期縮短，水泥水化被加速。 但水泥水化的總放熱量與硬化的溫度無關(guān)，只和水化的程度成正比，布特和查理帕耶 夫的資料顯示，混凝土在溫度為2 0 。c 9 5 * c 時的水化過程活化能是一個常數(shù)【l 2 1 1 3 1 。 關(guān)于硅酸鹽水泥水億的過程，經(jīng)典作家都已有過詳盡的論述。在這罩我們更關(guān)心 的是在蒸汽養(yǎng)護時硅酸鹽水泥的水化與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下有什么不同。曾有學(xué)者認(rèn)為| 1 。1 7 1 ， 與較低溫度相比較，蒸汽養(yǎng)護時，在未完全水化顆粒周圍形成的屏蔽膜更為街實，而 且不易滲透。其結(jié)果使得決定硬化后期化學(xué)反應(yīng)速度和深度的內(nèi)傳質(zhì)和內(nèi)擴散過程惡 化，水泥水化程度減小，因而使得蒸養(yǎng)后，水泥的后期強度低于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的強度。 但進一步的研究表明( 見表7 ) 1 2 5 j ，在溫度不超過1 0 0 c 的濕熱養(yǎng)護，對膠結(jié)材的水化 程度沒有不利的影響。蒸汽養(yǎng)護不僅未使水化程度減小，反而使之略有增加。 表7 蒸汽養(yǎng)護對水泥水化程度和水泥石空隙率的影響j 養(yǎng)護條件 水化程度，抗壓強度，m p a容重，g e r a 3密實度 空隙率， l 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護2 8 天 7 14 5 81 9 52 4 82 15 蒸養(yǎng)后4 h 7 63 5 ，11 7 02 4 93 2 l 蒸養(yǎng)后2 8 天 7 9 4 3 5l 7 72 、4 72 8 5 2 1 4 水泥石的孔結(jié)構(gòu) 硬化水泥漿體由水化物、未水化顆粒、水和毛細(xì)孔組成。水泥漿體是一種極復(fù)雜 的非均質(zhì)的多相體，而且對于固定的原始組成，硬化水泥漿體微結(jié)構(gòu)也是隨時間而變 鐵道科學(xué)研究院碩士研究生學(xué)位論文 化的。水泥的水化物中主要包含鈣硅比不定的、遠程無序的硅酸鈣水化物( 水化硅酸 鈣c s h ) $ t l c a ( o h ) 2 、鋁鐵相水化物等結(jié)晶相。充分水化的水泥漿體組成是：c s h 約占7 0 ，c a ( o h ) 2 約占2 0 ，鈣礬石和單硫酸鹽的水化硫鋁酸赫等共約占7 ，未水 化熟料的殘留物和其他3 。其中最大量的c l s h 是一種比表面積很大的多孔物質(zhì)， 含有凝膠孔。 由于混凝土在蒸養(yǎng)之后孔徑結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，下面分成熱養(yǎng)護之前和熱養(yǎng)護之后 兩個階段來研究混凝土的孔結(jié)構(gòu)。 ( 1 ) 蒸養(yǎng)前引氣混凝土的孔結(jié)構(gòu) 孔是混凝上微結(jié)構(gòu)中重要的組成之一，孔的結(jié)構(gòu)l i ：f l 隙率對混凝土宏觀行為的影 響更重要?？捉Y(jié)構(gòu)包括不同大d q l 的級配( 或稱孔徑分布) 、孔的形貌( 兒何特征) 及孔 在空間排列的狀況。目前各國對孔結(jié)構(gòu)研究最多的是孔徑的分布。1 9 7 3 年吳中偉綜合 孔級配和孔隙率兩個因素，提出了各孔級的分孔隙率e 和該級孔影響系數(shù)x 的概念，建 立了如下輕質(zhì)高強混凝土數(shù)學(xué)模型m i ： r i x 、= m a x 強度最高，性能最好 j 1s , e i = m i n 容重最小 式中e j 一第i 級孔的分孔隙率，即該級孔的孔隙率占總孔隙率的百分率( ) ； x i 一影響系數(shù)，即第i 級孔的孔隙率對某一性能的影響程度。 根據(jù)當(dāng)時有限的數(shù)據(jù)繪制出不同孑l 級分孔隙率e 。和影響系數(shù)x 。的曲線，可劃分出 不同影響的孔級，如圖l 所示。 h 誓 醯 - 魯 蕾 蒔 隸 一 無害凈鍾l 當(dāng)妻i 有毒孔級 多害巍級 l 孔級t r _ 卜1 一_ 一 孔鑷分類 0 0 0 孔徑，n m 圖1 孔分級、分孔鼴事和影響系數(shù)的關(guān)系 美國學(xué)者m e h t a p k 按孑l 徑大小將混凝土中的孔大體分成小于4 5 n m 、4 5 5 0 h m 、 5 0 l o o n m 、大于l o o i 吼等4 級。他認(rèn)為，只有其中大：y - 1 3 5 n m 的孔( 毛細(xì)孔) 才影響混凝 土的強度和滲透性砼。寺村悟和坂井悅郎則認(rèn)為，影響混凝土強度和滲透性的是孔 2 鐵道科學(xué)研究院碩十研究生學(xué)位論文 徑為1 0 5 0 n m 的中毛細(xì)孔和孔徑為5 0 n m 1 0 # m 的大毛細(xì)孔。 p o w e r s t c 描述，在凝膠顆粒間互相連通的孔隙，孔徑為3 4 n m ，在凝膠中吲定 占有2 8 的體積；凝膠孔中含有凝膠水；凝膠孔和凝膠水在凝膠中所占比例與水膠比 和水化程度無關(guān)2 2 】；水泥漿體的收縮和徐變主要受凝膠孔的影響。水化程度相同時， 水膠比越大，硬化后混凝土的毛細(xì)孔越多。在正常養(yǎng)護條件下，隨著水泥水化的進展， 凝膠量在不斷增加，凝膠有可能堵塞毛細(xì)孔，使毛細(xì)孔變得不連通，并隨齡期而減少， 如圖2 所示1 2 3 j 。 在對孔的分類問題上，大多研究者基本i 二都傾向于在n m 的級別上對孔進行劃分。 引氣劑引入的舯渤l 孔通常都被認(rèn)為是有害的孔。在通常的認(rèn)識中這部分孔都是盡量 避免的。但此處的有害與否主要針對的是強度，而并非耐久性。筆者認(rèn)為，雖然這些 大孔對混凝土的強度也許是有害的，但對于耐久性而言，作用也許恰恰相反。 水化齡期，d 圖2 硬化水泥漿體中各組成的體積隨齡期變化示意圖 混凝土的耐久性問題往往伴隨著水的滲入?；炷翝B水的過程首先是混凝土中毛 細(xì)孔的吸水飽和過程，之后才是壓力水的透過。吳中偉、m e h t a p ，k 和p o w e r s t c 所研 究的孔實際上都是孔徑為m n 級的毛細(xì)孑l ，由于都可用b e t 法和m 口法測量，因此我們 可以認(rèn)為這些孔都是連通的。這些連通的孔對強度的影響不大，但對耐久性卻確實有 影響。 在混凝土中摻加引氣劑，可在水泥石中引入大量孔徑為p m 級的氣泡。當(dāng)混凝土 的含氣量為3 - - 5 時，每立方米混凝土中的氣泡總量將達到上百億個。這些直徑為肛l 級的氣泡均為封閉的球形孔，它們的存在可切斷毛細(xì)孔滲水的通路，提高混凝土的抗 滲性，同時由于切斷毛細(xì)孔通路的球形孔對冰晶壓力的緩解而在一定程度上提高了混 凝土的抗凍性。這就是說，p m 級球形圓孑l 的引入可提高混凝土的耐久性。 l o o o o 8醛簟智霜囂基媒轉(zhuǎn)*草醚 鐵道科學(xué)研究院碩七研究生學(xué)位論文 ( 2 ) 蒸養(yǎng)后引氣混凝土孔結(jié)構(gòu)的變化 在對混凝土進行蒸汽養(yǎng)護之后，由于氣體膨脹的作用?；炷量偟目紫堵蕰兇?， 同時不同尺寸的孔和毛細(xì)管之間的數(shù)量也將發(fā)生變化。a e 謝伊金和h m 奧列尼科娃 的研究表明【1 們，熱養(yǎng)護水泥砂漿的總孔隙率比標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護的相同配比的砂漿的總孔隙率 大8 一1 5 左右。j i a 馬里寧娜的研究表明，混凝土的孔隙率在尉樣的配合比條件 下，由于養(yǎng)護制度，加熱條件等因素的影響，可能會有很大的變化。詳見表8 。 由上表可以看出，在蒸養(yǎng)條件下由于氣體受熱膨脹，孔隙率一般要大于不蒸養(yǎng)的 混凝土。蒸養(yǎng)的溫度越高，孔隙率越大。帶模養(yǎng)護有助于降低混凝土的孔隙率。此處 的孔隙率研究的方法一般采用氣體吸附法( b e t 法) 和壓汞法( m 口法) ，測定的范圍為 2 r i m 7 5 0 0 r i m 的孑l 。引氣劑引入的氣泡半徑一般為2 0 # m 1 0 0 0 # m ，用傳統(tǒng)的測試方法 很難測定其孔結(jié)構(gòu)。因此胛級的大孔在蒸汽養(yǎng)護時怎樣變化，是否與n l l 級的小孔一 樣，經(jīng)典作家并未指出。因此，本文將在下一節(jié)討論蒸汽養(yǎng)護條件下引氣劑引入氣泡 的結(jié)構(gòu)變化情況。 表8 養(yǎng)護翎度和硬化條件對砂漿( 1 ：2 ) 強度及孔隙率的影響1 2 5 1 【試件 硬化條件水膠比 抗壓強度，m p a 總孔隙 與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護 試件相比的 l 編號 1 d2 8 d率， 孔隙率 1 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護2 8 d o 3 37 0 51 171 0 0 2 無靜停，3 + 4 + 2 小時，8 0 c 脫模養(yǎng)護 o 3 31 5 62 9 61 61 3 7 3 無靜停，3 + 4 + 2 小時，8 0 c 帶模養(yǎng)護 0 3 34 4 76 531 2 51 1 0 4 靜停1 天，3 十4 + 2 小時，8 0 帶模養(yǎng)護 o 3 3 5 2 68 l f o1 3 ，2“3 5 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護2 8 d 0 4 85 1 8 1 5 51 3 2 6 無靜停，3 + 4 + 2 小時，8 0 c 脫模養(yǎng)護 0 4 83 0 55 6 0 2 l5 1 8 4 2 2 蒸養(yǎng)混凝土孔結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型分析 目前，普遍的看法是蒸汽養(yǎng)護會使混凝土內(nèi)部的液相及氣相在受熱時產(chǎn)生膨脹， 從而對混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞?？v觀所有關(guān)于這面的資料，其具體破壞形式可簡單概括 如下： l混凝土中的游離水和吸入空氣的體積的增大； 2 混凝土內(nèi)部孔內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽空氣介質(zhì)的剩余壓力； 3 混凝土中不同尺寸的空氣氣泡由于內(nèi)部受熱時壓力的變化而引起的水分遷 移； 4由于以水分、蒸汽及空氣的形式進行的內(nèi)部熱質(zhì)遷移而引起的體積變化。 由于所用工藝方案的不同，制品可能在成型之后立即加熱養(yǎng)護，也可能經(jīng)預(yù)養(yǎng)以 1 4 鐵道科學(xué)研究院碩士研究牛學(xué)位論文 后再進行加熱養(yǎng)護?；炷猎陬A(yù)養(yǎng)過程中獲得一定的結(jié)構(gòu)強度。因此采取兩種模型進 行計算。 1 ) 結(jié)構(gòu)強度很小的毛細(xì)管多孔體一模擬預(yù)養(yǎng)前的混凝士。在這種情況f 。氣 相和液相處于不妨礙其自由熱膨脹的外殼中； 2 ) 結(jié)構(gòu)強度較大的毛細(xì)管多孔體一模擬頸養(yǎng)后的混凝。在這釋情況下，氣 相和液相封閉在剛性的、受熱時不變形的外殼中。 2 2 1 模型1 預(yù)養(yǎng)前的混凝土的受熱計算 假設(shè)氣泡位于水( 水泥漿體) 中，這時，相界的球形表面是彈性外殼。氣泡由丁二被 水所包裹，其中充滿飽和的蒸汽與空氣混合物，其壓力等于空氣分壓和水蒸汽分壓的 總和。為使氣泡能夠存在，必須使其內(nèi)部壓力和下面各力平衡： 1 對液體的外部壓力； 2 決定于表面張力作