溫度對混凝土性能有多大影響？

1.  溫度變化對水泥水化及混凝土強度的影響

混凝土拌合物是由水泥、骨料、拌和水及外加劑等組成的混合物。在混合物拌制過程中發生的主要化學變化是水泥的水化反應，水泥水化速度與水泥細度有關，同時也是隨著溫度的變化而變化的，溫度越高，反應越快。其間的關系服從普遍適用于各種物理化學反應的通用的Arrhenius定律。

根據研究，硅酸鹽水泥水化反應速率是在實用的溫度范圍內以每升高10℃大約增長70％的速率按幾何級數增長的，反之亦然?？梢娝俾室葴囟鹊淖兓瘡娏业枚?。

在上世紀80年代初，美國國家標準局做了一項試驗，用水灰比等于0.43的標準試件在指定溫度下澆制、密封和養護，直至指定齡期測定其抗壓強度，不同溫度下的混凝土強度增長如圖1所示。

試驗說明，混凝土澆筑后,強度的增長速率是隨著養護溫度的增高而加快的，也是隨著齡期的增長而漸減的。溫度對混凝土強度的影響主要是在形成強度的前10d左右的時間，而對混凝土在28天后的強度影響比較小。

2.  溫度對混凝土坍落度的影響

混凝土拌和物的和易性施工經驗告訴我們，在炎熱天氣下同樣材料制成同等稠度的混凝土拌和物總要比寒冷天氣多用一些水。同樣拌和物的坍落度確實是隨著它的溫度升高而減小的。試驗結果顯示，為了使一般混凝土拌和物具有相等的坍落度（75mm），拌和物的溫度每升高10℃，每1m³就需要增加約7kg的拌和用水（見圖2）。

3. 低溫下的混凝土強度

在混凝土澆筑后尚未硬化前，低溫下內部水在結冰時體積會發生9％左右的增長，同時產生約2500kg/cm²的冰脹應力。這個應力值常常大于水泥石內部形成的初期強度值，使混凝土受到不同程度的破壞（即早期受凍破壞）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結晶，減弱水泥漿與骨料和鋼筋的黏結力，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。因此，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。

國內外進行的大量試驗研究結果表明，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?；炷潦軆銮邦A養期愈長，強度損失愈小?；炷粱瘍龊螅刺幵谡囟葪l件下）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。而對于安全預養期短，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，加速水泥的水化作用，從而避免產生混凝土早期凍害。隨著混凝土齡期增加，混凝土抗凍性能也得到提高。因水泥不斷水化，可凍結水量減少，水中溶解鹽濃度隨水化深入而濃度增加，冰點也隨齡期而降低，抵抗凍融破壞的能力也隨之增強。所以延長凍結前的養護時間可以提高混凝土的抗凍性。使混凝土獲得不遭受凍害的最低強度，一般稱臨界強度，我國規定臨界強度為不低于設計標號的30%，即不得低于35kg/cm²。