浅谈耐热混凝土抗压强度评定

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　　【摘要】：由于现行国家及行业标准中对由普通硅酸盐水泥（或硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、铝酸盐水泥）作为胶结料的耐热混凝土强度评定没有合适的标准作为依据，在实际运用中只能以参考资料作为依据，从而容易造成混乱，本文结合在实际工作中的运用提出自己的观点。
　　【关键词】：耐热混凝土强度评定检验
　　1. 前言
　　 耐热混凝土又称耐火混凝土，它是一种能长期承受高温作用(200℃以上)，并在高温下保持所需要的物理性能的特种混凝土。常用于热工设备和受高温作用的结构物，如冶金工业的高炉、转炉、焦炉等基础工程和烟囱的内衬、水泥熟料库体等。
　　 本文所讨论耐热混凝土指用普通硅酸盐水泥（或硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、铝酸盐水泥）、耐热粗细骨料、耐热掺和料、水以及根据需要选用合适混凝土外加剂搅拌均匀后采用振动成型的混凝土，它能够长时间承受200～1300℃温度作用，并在高温下保持需要的物理力学性能。
　　 胶结料用普通水泥和矿渣水泥加入适量的耐热掺和料，如高炉水淬矿渣、粘土熟料、粘土砖粉、粉煤灰等。掺入量为水泥重量的30%～40%。用矾土水泥拌制的耐热混凝土和使用极限温度在350℃以下的普通水泥、矿渣水泥拌制的耐热混凝土可不加掺料。粗细骨料一般可采用高炉重矿渣、玄武岩、粘土砖等。普通水泥耐热混凝土和矿渣水泥耐热混凝土，适用于温度变化不剧烈、无酸碱侵蚀的工程中，矾土水泥耐热混凝土宜用于厚度小于400mm的结构、无酸碱侵蚀的结构工程中。
　　 随着国家冶金、水泥行业的迅猛发展，越来越多的工程用到耐热度不高（一般小于500℃）但要求能够承重的混凝土，如水泥的熟料库、冶金行业的炉基础、高炉等等。
　　 但国家对混凝土强度的评定是按照GBJ107-87规范，且一些资料中对耐热混凝土强度进行评定时只是指出按照GBJ107-87进行，但GBJ107-87中没有对耐热混凝土的强度等级如何进行检验做出具体的规定，因此就有不同的理解，实际操作也就有不同的结果。
　　2. 耐热混凝土强度等级
　　2.1在建筑施工手册（第四版）〔1〕说明中提及“耐火混凝土的强度等级以100mm×100mm×100mm试块的烘干抗压强度乘以0.9系数而得”。但是对于龄期却没有具体的规定，有些资料中指出检验耐热砼应以标准养护几天后的烘干耐压强度作为耐热砼强度等级。（普通水泥、矿渣水泥、铝酸盐水泥分别养护7d、14d、3d），还有些资料中就以28天烘干强度作为强度检验。
　　2.2 对于耐热混凝土试块的成型尺寸也有不同的要求，有100mm×100mm×100mm、70.7mm×70.7mm×70.7mm及50mm×50mm×50mm。
　　3. 耐热混凝土的检验评定
　　3.1 在《材料试验》〔6〕中对耐热混凝土的试验为：
　　 测定耐热混凝土强度的试块制作与普通混凝土相同，水泥胶结料耐热混凝土试块宜在15～25℃的潮湿环境中养护，其中普通水泥耐热混凝土养护不少于7天，矿渣水泥耐热混凝土不少于14天。试块尺寸为100mm×100mm×100mm。养护后放入烘箱中，以每小时不超过20℃的升温速度至100～110℃，恒温（32小时以上）后，随箱冷却到室温。最后做抗压强度试验，取三块的算术平均值乘以0.90作为其强度评定值。
　　 将已经烘至恒温的试块，放在高温炉中以每小时不超过150℃的速度，升温至指定的温度后恒温3小时，随炉冷却到室温，做抗压强度试验，取三块试块的算术平均值作为加热至极限使用温度并经冷却后的强度。
　　 用烘至恒温的试块，放在高温炉中，以每小时不超过150℃的速度，升温到指定温度后恒温4小时，随炉冷却到室温，放在干燥空气中养护10天后作抗压强度试验。取三块试块的抗压强度算术平均值作为残余抗压强度。
　　3.2 在建筑施工手册（第四版）〔1〕、冶金工业出版社《混凝土与钢筋混凝土施工手册》〔4〕及材料试验〔6〕中耐热混凝土的检验项目和技术要求均提出了相同的要求：
　　
　　极限使用温度 检验项目 技术要求
　　≤700℃ 耐热砼强度等级
　　加热至极限使用温度并经冷却后的强度 ≥砼设计强度等级
　　≥45%烘干抗压强度
　　900℃ 砼强度等级
　　残余抗压强度 ≥砼设计强度等级
　　≥30%砼烘干抗压强度，不可出现裂纹
　　
　　1200～1300℃ 砼强度等级
　　残余抗压强度
　　烧后线变化
　　荷载软化温度（变形4%） ≥砼设计强度等级
　　≥30%烘干抗压强度，不可出现裂纹
　　烧后线变化
　　1200℃时≤0.7%
　　1300℃时≤0.9%
　　4. ≥极限使用温度
　　
　　3.3 对于如“在极限使用温度≤700℃中，加热至极限使用温度并经冷却后的强度小于45％”，不同的对象有不同的理解：如根据委托方要求做耐热混凝土配合比设计，委托方根据设计要求给出的要求是：原材料采用普通水泥、高炉重矿渣及江砂，混凝土强度等级为C30、耐热极限温度为350℃，其它没有具体要求，用于水泥熟料库体。试配时按照资料中的要求做7天的烘干抗压强度作为强度评定，然后做烧后抗压强度，数据如下：
　　
　　7天烘干抗压强度(MPa) 烧后抗压强度(MPa)
　　39.9 36.6
　　
　　 试配结果满足要求（按照建筑施工手册）〔1〕，施工单位按此配比进行施工。在实际施工中混凝土出现质量问题，库体出现裂纹，进行问题分析时发现此批混凝土的烘干抗压强度为32.1MPa，烧后抗压强度为24.4MPa，为烘干抗压强度的76％，按照建筑施工手册进行检验评定也是合格的，但此时设计方提出，设计文件中的耐热混凝土强度是在极限温度烧后强度仍然满足C30的要求，施工单位却说他们以往一直按照建筑施工手册进行施工检验的。此时叫双方拿出现行国家标准作为检验依据，双方都提交不出此方面合适的现行国家标准作为检验依据。
　　4. 问题分析
　　4.1 耐热混凝土在各种温度下的系数γc〔2〕，硅酸盐水泥掺高炉矿渣时为：
　　
　　受热温度℃ 100 300 500 600 700 900
　　γc 1 0.9 0.65 0.55 0.45 0.30
　　
　　4.2 在设计时不仅要考虑荷重、还要考虑温度效应，因此如果在设计时就考虑的温度系数,如在耐热极限温度小于700℃时，耐热温度系数为0.45，这是与建筑手册中相一致的。因此在实际施工中设计方与施工双方进行良好的沟通是很有必要的，一方面施工方要理解设计的意图及其结构验算，另一方面设计方要在设计图纸中明确设计意图及检验方法，这样就能避免在实际施工中出现偏差。
　　5. 结论
　　5.1 现行国家及行业标准中关于本文说所指的耐热混凝土这方面的内容很少涉及，对于检验中所提出的指标要求的出处也很难找到依据，这给在实际使用中造成困难。
　　5.2 由于没有现行标准可依，对于耐热混凝土的检测各检测单位、施工单位、设计单位都有着不同的理解，对于耐热混凝土强度等级、耐热混凝土的检验评定都造成了偏差，因此个人认为国家制定这方面的标准还是有必要的。
　　5.3 在实际使用中，工程各方主体应认真仔细的沟通，这样也能避免各方在执行中出现的偏差。
　　参考资料
　　[1] 建筑施工手册（第四版）[Z].北京：中国建筑工业出版社，2003
　　[2] 王日午.结构设计中使用耐热混凝土时应注意的问题
　　[3] 混凝土实用手册[Z].北京：中国建筑科学研究院混凝土研究所主编
　　[4] 混凝土与钢筋混凝土施工手册[Z]. 北京：冶金工业出版社
　　[5] GBJ107-87,混凝土强度检验评定标准[S]
　　[6] 材料试验[Z] .中国建筑工业出版社
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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