干燥与潮湿环境下混凝土抗压强度和弹性模量发展分析_侯东伟.pdfVIP

水 利 学 报 2012年2月 SHUILI XUEBAO 第43卷 第2期 文章编号：0559-9350（2012）02-0198-11 干燥与潮湿环境下混凝土抗压强度和弹性模量发展分析 侯东伟，张 君，陈浩宇，刘 文 （清华大学 结构安全与耐久教育部重点实验室，北京 100084） 摘要：试验测量了C30、C50、C80混凝土在标准养护和自然干燥环境下典型龄期的轴心抗压强度和抗压弹性模 量，结果表明干燥条件下混凝土的抗压强度和弹性模量普遍降低。采用成熟度法和水化度法分析了混凝土强度和 弹模发展规律；分析了内部湿度对混凝土水化速率的影响机理，建立了湿度影响水泥水化度、进而影响强度和弹 性模量的计算修正模型；模型结果与试验结果对比，二者吻合良好。最后对比分析了两种混凝土弹模-强度关系 模型，结果表明对于普通与高强混凝土采用统一的模型参数不可取。 关键词：抗压强度；弹性模量；养护；内部湿度 中图分类号：TU528 文献标识码：A 1 研究背景 抗压强度和弹性模量是混凝土的基本力学性能参数，它们随着水泥水化进程而发展，是混凝土 微观结构性能的宏观反映。水灰比和材料组成对混凝土强度和弹性模量有决定性影响。了解和确定 混凝土在不同生长环境（或养护条件）和工作条件下抗压强度和弹性模量的发展历程对工程应用具有 重要意义。混凝土配合比确定后，温度成为混凝土微观结构发展的主宰因素。 ［1］ 考虑温度对抗压强度和弹性模量发展的影响，通常有成熟度法和水化度法两种方法 。混凝土 ［2］ 成熟度定义为不同温度历程下温度随时间的积分。成熟度法 假设同一配合比的混凝土经历不同的 温度历程，在水分充足的条件下，达到相同成熟度时的混凝土强度和弹性模量近似相等。水化度法 假设同一配合比的混凝土在达到相同的水泥水化程度时具有相同的抗压强度和弹性模量。GeertDe ［1］ Scutter 从数学上证明了这两个原则的协调一致性。应用上述两个方法分别建立混凝土强度、弹性 模量与等效龄期和水化度的关系具有很好的普适性。应用成熟度原则的前提条件是混凝土内部具有 充分的水分用以水化。若在混凝土微观结构的生长过程中，由于干燥失水而影响到水泥水化进程， ［3］ 则混凝土相应的宏观力学性能得不到充分的发展 。此时成熟度原则不再适用，而水化度原则仍然 成立，因为对同一配合比的混凝土而言，相同的水化度对应着近似相同的密实度和微观孔隙结构， ［4］ 因此具有近似的宏观力学性能。一般而言，水泥水化会引起混凝土内部湿度下降 ，而湿度下降则会 反过来通过降低水泥水化速率遏制水泥水化进程，进而影响混凝土强度和弹性模量。 本文试验测量干、湿养护条件下混凝土典型龄期的抗压强度和弹性模量，并应用成熟度原则和 水化度原则对试验结果进行对比分析，阐释内部湿度对水化进程的作用机理，并建立考虑湿度养护 条件的混凝土抗压强度和弹性模量计算模型。 收稿日期：2010-04-26 基金项目：国家自然科学基金资助项目；国家基础研究计划（973）资助项目（2009CB623200） 作者简介：侯东伟（1981-），博士生，主要从事水工混凝土研究。 通讯作者：张君（1962-），男，内蒙古人，教授，博士生导师，主要从事水工混凝土研究。E-mail：junz@tsinghua.edu.cn — 198 — 2 试验概况 试验采用3个强度等级的混凝土。水泥为金隅牌P.O.42.5水泥；石子为破碎石灰石，粒径5~ 20mm；砂子为天然砂，细度模数2.64；粉煤灰为内蒙元宝山发电厂生产的一级低钙灰；硅灰为贵州 3 2 红枫铁合金厂生产，比表面积20