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在冬季混凝土施工中,水的形態變化是影響混凝土強度增長的關鍵。國內外許多學者對水在混凝土中的形態進行大量的試驗研究結果表明,新澆混凝土在凍結前有一段預養期,可以增加其內部液相,減少固相,加速水泥的水化作用。試驗研究還表明,混凝土受凍前預養期愈長,強度損失愈小。
混凝土拌和物澆灌后之所以能逐漸凝結和硬化,直至獲得最終強度,是由于水泥水化作用的結果。一方面, 如果當溫度升高時,水化作用加快,強度增長也較快;另一方面,當溫度繼續下降,而當溫度降低到0℃時,存在于混凝土中的水有一部分開始結冰,逐漸由液相(水) 變為固相(水),當存在于混凝土中的水完全變成冰,也就是完全由液相變為固相時,水泥水化作用基本停止,此時強度就不再增長。
水變成冰后,體積約增大9%,同時產生約2.5MPa的冰脹應力,這個力值常常大于水泥石內部形成的初期強度值,這樣就可以使混凝土受到不同程度的破壞而降低強度。此外, 當水變成冰后,還會在骨料和鋼筋表面上產生顆粒較大的冰凌,減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。當冰凌融化后,又會在混凝土內部形成各種各樣的空隙,而降低混凝土的密實性及耐久性。
混凝土化凍后(即處在正常溫度下)繼續養護,其強度還會增長,不過增長的幅度大小不一。對于預養期長,獲得初期強度較高(如達到R28的35%)的混凝土受凍后,后期強度幾乎沒有損失。對于安全預養期短,獲得初期強度比較低的混凝土受凍后,后期強度都有不同程度的損失。
由此可見,混凝土凍結前,要使其在正常溫度下有一段預養期,以加速水泥的水化作用,使混凝土獲得不遭受凍害的最低強度,一般稱為臨界強度,即可達到預期效果。對于臨界強度,各國規定取值不等,我國規定為不低于設計標號的30%,也不得低于3.5MPa。 |