自密实混凝土(SCC)是一种高度可操作的混凝土,它可以在自身重量下流动并压实,无需振动,即使在钢筋密集的情况下也是如此[1]、[2]。其优异的流动性和结构性能使其在实践中得到越来越多的应用[1]、[3]、[4]。
然而,为了实现SCC的新鲜性能所需的较高粘合剂含量引发了人们对大体积构件中热量产生和温度升高的担忧[4]。为了解决这个问题并提高可持续性,通常会使用外加胶凝材料(SCMs)作为部分水泥替代品,以改善后期性能并减少环境影响[5]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]。
就硬化状态而言,混凝土的抗压强度通常被视为其整体性能的指标,因为它与水泥水化的程度密切相关,并且经常用于估算其他机械性能[11]、[12]、[13]。早期强度的发展尤为重要,因为它决定了诸如模板拆除和加载等关键施工决策[14]、[15]。混凝土在早期阶段的强度增长速率受到多种参数的影响,如混凝土的组成、粘合剂类型、配比和添加的SCMs类型、外加剂以及养护温度[14]、[16]。在较高温度下养护的混凝土在早期会更快地获得强度,而低温则会延迟强度发展[17]。因此,在预测混凝土强度时应该考虑温度对早期强度提升的影响,以避免诸如Lew等人报告的失败情况[18],即在模板拆除时混凝土强度不足。
成熟度函数提供了一种经济且实用的方法,用于考虑时间和温度对强度发展的综合影响[19]。在这些方法中,混凝土的温度历史被转换为参考温度下的等效龄期,然后将其与强度相关联[19]、[20]。尽管大多数成熟度方程最初是为传统波特兰水泥混凝土校准的,但它们已成功用于描述在不同温度下含有外加胶凝材料的混凝土的强度发展[17]、[21]、[22]、[23]、[24]。随着混凝土技术的进步,包括自密实混凝土和其他特殊混合物的发展,已有几项研究应用和评估了基于成熟度的预测方法,无论是否含有SCMs[25]、[26]。
fib模型代码主要是为了建立标准温度(20°C)下养护的混凝土抗压强度与混凝土龄期之间的关系而引入的[27]。Vollpracht等人[28]后来通过引入阿伦尼乌斯型等效龄期,将这一表达式改编为成熟度函数,这里称为fib模型代码的成熟度函数。该模型已被证明能够合理地预测含有水泥、粒化高炉矿渣(GGBS)和粉煤灰(FA)的传统混凝土在不同养护温度下的强度发展,尤其是在早期阶段,尽管其准确性在后期会下降[28]。准确性的降低归因于高早期养护温度对后期强度的不利影响,这种现象被称为交叉效应,正如Verbeck之前所报告的[29]。此外,Soutsos等人[30]将fib表达式应用于含有高达70% GGBS作为水泥替代品的不同等级的混凝土,并得出结论,在早期阶段的预测是令人满意的。
尽管fib模型代码之前已被用作描述混凝土强度发展的成熟度函数,但这些研究中的表观活化能通常是从其他成熟度函数获得的。这种做法与建议不符,即用于强度估算的成熟度函数也应一致地用于确定相同混凝土的表观活化能[21]。这些限制凸显了需要一个基于fib的连贯程序来评估活化能的必要性。因此,为了提高fib模型代码成熟度函数的可靠性和适用性,本研究提出了一种直接从fib框架确定表观活化能的新方法,并试图将这种方法的有效性扩展到含有SCMs的高强度SCC。
本文的工作目的是为在fib模型代码框架内确定适当表观活化能值提供指导。研究表明,计算出的表观活化能可以区分不同胶凝系统在抗压强度发展方面的行为。此外,还提出了一种改进的基于fib的模型,以更准确地考虑养护温度对含有SCMs的高强度SCC强度发展的影响。
部分摘录
活化能
表观活化能被定义为克服引发化学反应所需的能量阈值[31]。当系统被加热时,分子的动能增加,更多的分子能够克服这一阈值。因此,反应速率随温度的升高而增加。阿伦尼乌斯提出了以下方程来描述反应速率随温度的变化[31]:
其中是在混凝土温度T(1天或下的恒定反应速率