1溫度與混凝土性能的關系

1.1溫度變化對水泥水化和混凝土強度的影響

混凝土拌合物是由水泥、骨料、拌和水和添加劑組成的混合物?；旌狭蠑嚢柽^程中的主要化學變化是水泥的水化反應。水泥的水化速度與水泥的細度有關，也隨溫度的變化而變化。溫度越高，反應越快。它們之間的關系服從一般的阿倫尼烏斯定律，該定律普遍適用于各種物理化學反應。

根據許多學者的研究，硅酸鹽水泥在室溫下的活化能E值在30-40kj/mol之間變化。E = 40kj/mol，溫度從20℃升至40℃時，反應速率K值將增加185%，溫度升至60℃時增加624%。相反，如果溫度下降到10℃和0℃(273K)，k值將分別下降44.6%和7.03%。

簡而言之，如果溫度以等差級數上升，那么在實際溫度范圍內，溫度每上升10℃，反應速率就以70%左右的速度呈幾何級數增加，反之亦然。可以看出，水化速率比溫度變化強得多。為低溫下混凝土的強度增長率提供了研究依據。

20世紀80年代初，卡里諾在美國國家標準局做了一項測試。水灰比等于0.43的標準試件在規定的溫度下澆注、密封和養護，直到在規定的齡期測定其抗壓強度，不同溫度下的混凝土強度增加。

試驗表明，混凝土澆筑后的強度增長速度隨著養護溫度的升高而加快，也隨著齡期的增加而降低。溫度對混凝土強度的影響主要在最初的10天左右，但對28天后的混凝土強度影響不大。

1.2溫度對混凝土坍落度的影響

混凝土拌合物和易性施工的經驗告訴我們，在炎熱的天氣里，同樣材料、同樣稠度的混凝土拌合物，總比寒冷的天氣需要更多的水。同一混合物的坍落度隨著溫度的升高而降低。試驗結果表明，為使普通混凝土拌合物具有相同的坍落度(75mm)，拌合物溫度每升高10℃，每1m3需加入約7kg拌合水(見圖2)。

混合料的稠度(坍落度)主要取決于固體顆粒之間的相互摩擦。這種內耗除了水的潤滑作用外，還與其中含有的氣泡有關。空氣的存在等于增加了水泥漿的含量，減少了骨料的含量，所以稠度可以明顯降低。

氣泡的形成與水的粘度有關，水的粘度隨著溫度的升高而降低。因此，為了在更高的溫度下獲得混合物的相同稠度，通常需要使用比常溫下更多的水來增加氣泡的含量，從而增加混合物的流動性。同樣，在低溫下拌制混凝土時，拌合水也要相應減少，以防泌水過多或坍落度過大。

1.3低溫下混凝土強度的研究

混凝土澆筑后硬化前，低溫凍結時內部水的體積會增加9%左右，同時會產生約2500kg/cm2的冰脹應力。這種應力值往往大于水泥漿體中形成的初始強度值，使混凝土受到不同程度的破壞(即早期凍害)，降低強度。此外，當水變成冰時，骨料和鋼筋表面會產生較大的晶體，削弱水泥漿與骨料和鋼筋的粘結力，從而影響混凝土的抗壓強度。當冰融化時，混凝土中會形成各種空隙，降低混凝土的密實度和耐久性。因此，在冬季混凝土施工中，水的形態變化是混凝土強度增加的關鍵。

國內外許多學者對混凝土中水的存在形式進行了大量的試驗研究。結果表明，新拌混凝土在受凍前有一段預養護期，可增加其內部液相，減少其固相，加速水泥水化。試驗還表明，混凝土受凍前的預養護期越長，強度損失越小?；炷两鈨龊?即常溫條件下)繼續養護，強度會有所提高，但提高的幅度不一。對于預養護期長、初期強度高(如R28的35%)的混凝土，受凍后后期強度幾乎沒有損失。但對于安全預養護期短、初期強度低的混凝土，受凍后后期強度會有不同程度的損失。

因此，混凝土在受凍前，應在常溫下有一個預養護期，以加速水泥的水化，避免混凝土的早期凍害。隨著混凝土齡期的增加，混凝土的抗凍性也在提高。由于水泥不斷水化，可凍結的水量減少，水中溶解鹽的濃度隨著水化的加深而增加，冰點隨著齡期的增長而降低，因此抵抗凍融破壞的能力也隨之增強。因此，延長凍前養護時間可以提高混凝土的抗凍性?；炷翢o凍害的低強度一般稱為臨界強度，在我國不小于設計標志的30%，即不小于35kg/cm2。

#水泥發泡機 #細石混凝土泵