温度对混凝土强度的影响.pdf

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1、第#!卷第6期河海大学学报（自然科学版）J<@,#!I<,6!"")年$$月+<=>?-@FDG（HI-G=>-@/1D7?17F）I

2、1）内部开裂理论；（2）凝胶体的非均质性理论,研究结果表明，环境温度升高加快了混凝土早期强度的发展，而降低了其后期强度,关键词：混凝土强度；孔隙率；水灰比；水化反应速率；微观力学；相对强度中图分类号：34&!%文献标识码：5文章编号：$"""!$(%（"!"")）"6!"6’)!"6混凝土是由水泥、骨料和水共同组成的复杂多相聚集体,从宏观结构上看，可以把混凝土看成是连续相的水泥浆和离散相的嵌入在水泥浆中的骨料颗粒所组成的复合材料［$］，并且当结构尺寸大于骨料尺寸)倍时，混凝土往往可以看成是均匀的各向同性材料；从微观结构看，混凝土是由水泥凝胶、氢氧化钙结晶、未

3、水化的水泥颗粒、凝胶孔隙、毛细管、孔隙水以及气泡等组成，因为混凝土水化反应要延续相当长的时间，毛细管中的水分还会继续蒸发，留下不少孔隙与裂缝，因而从微观上看混凝土是不均匀的多相材料［!］,本文从宏观和微观两个方面研究影响混凝土强度的主要因素以及温度对混凝土强度发展的影响,混凝土的强度取决于：（-）硬化的水泥浆的强度；（.）浆体骨料黏结强度；（1）骨料的特性,在这#个因素中，水泥浆的强度是最重要的，所有影响水泥浆强度的因素都会影响混凝土的强度,!混凝土宏观组成材料的强度特性!,!硬化水泥浆的强度特性硬化水泥浆是由多孔（孔隙率约为!%!）且具有较大比表面积的硅酸

4、盐凝胶颗粒组成的坚固凝胶体，水泥浆的强度取决于其多孔结构特性"因此，孔隙率成为水泥浆强度的决定性因素"水泥浆和孔隙率的关系可表示为#$#"78（9%&’）（$）式中：#———水泥浆的强度；’———孔隙率；#"———零孔隙率时水泥浆的强度（即’:"）；&———与水泥种类和水泥浆龄期有关的常量"从式（$）可以看出，孔隙率增大后，水泥浆强度呈指数级数衰减"水泥的最初孔隙率（水水泥混合物中未水化的水泥颗粒相互间最初的距离）与水灰比的关系可表示为’($!（)"*!）（!）式中：’(———最初孔隙率；"———水泥的密度；!———水灰比"从式（!）可以看出，最初孔隙率随着

5、水灰比的增大而增大"水泥水化时，水化产物包裹在水泥颗粒表面，其体积约为未水化水泥颗粒核的!;!倍"因此，孔隙率由水泥颗粒间的水化程度决定，其距离和孔隙率都将随着水化进程的发展而减小"水泥浆的孔隙率可表示为";#!*";$%’#’+$$%（#）";#!*!收稿日期：!""#!$!!$%基金项目：国家自然科学基金资助项目（&"#’("")）；“十五”国家科技攻关项目（*+""!"#!!#!"$!"!）作者简介：张子明（$(&$—），男，江苏姜堰人，教授，博士生导师，主要从事工程力学和水工结构工程研究,第!$卷第+期张子明，等温度对混凝土强度的影响+-&式中：!"

6、———水泥浆的孔隙率；!———水化程度#式（!）可用图"表示#从图"可以看出，孔隙率随着水化反应的增大和水灰比的减小而减小#以上分析表明，在相同的水化程度下（即相同的龄期和养护方案），水泥浆的孔隙率仅仅由水灰比决定#进一步可以推断，在这种情况下，混凝土的强度只取决于水灰比#图$中的曲线表明，水泥浆的抗压强度随着水灰比的增大而减小#图!水灰比和水化程度对水泥浆孔隙率的影响图6水灰比与水泥浆抗压强度的关系"#$%!&’’()*+’!,-..($/((+’"#$%67(2,*#+-8(*9((-)+53/(44#:(01./,*#+-+-*+*,23+/+4#*1

7、+’)(5(-*3,4*(4*/(-$*0+’)(5(-*3,4*(4,-.!!#6浆体骨料的黏结强度特性水泥浆与嵌入其中的骨料颗粒的黏结强度主要取决于两者之间的物理作用#因为骨料一般呈惰性，与水泥浆很少发生化学反应，所以浆体骨料黏结强度主要与水灰比和骨料的表面特征有关#水灰比对浆体骨料黏结强度的影响类似于对水泥浆强度的影响，即水灰比减小水泥浆强度和浆体骨料黏结强度随之增大［!，%］#可以看出，水灰比对于混凝土强度起决定性作用#粗糙的骨料表面可以提高水泥浆和骨料之间的咬合力，因而可以提高浆体骨料的黏结强度，从而提高混凝土的强度#试验结果表明，在其他条件相同的

8、情况下，使用粗糙骨料的混凝土的强度较高#通常，在水灰