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摘 要：自20世纪以来，混凝土技术经历了从大流动性、塑性、半干硬与干硬、高流态到高强度、高耐久性、绿色高性能的发展过程。青藏高原大风、干燥、日温差大的特点对高性能混凝土施工、水化、养护都产生了不利影响.因此，在青藏高原地区进行混凝土施工，除了其应具有的基本力学性能外，还须具有低温或负温早强性、抗冻性、抗裂性、抗渗性等综合性能。
关键词：普通混凝土;力学性能;检测
前言
本试验研究以上海LNG项目储罐扩建工程为背景，参考GB5108l一2015《低温环境混凝土应用技术规范》，对48个混凝土立方体试块和48个棱柱体试件进行低温下的混凝土性能测试。根据魏强等人《超低温冻融循环对混凝土材料性能的影响》（2013年第sl期《工程力学》）、时旭东等人《低温.常温循环作用下混凝土力学性能试验研究》（2012年第7期《混凝土与水泥制品》）所述，混凝土在经历低温冻融循环后力学性能将大幅降低。为保证混凝土在低温下的适用性，选用23个混凝土立方体试块进行抗冻性能测试，试验参考GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》。本试验均在天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室完成。
1 试验研究
1.1试验材料
混凝土原材料除常用的普通硅酸盐水泥、粗细骨料以及拌合水以外，另掺入矿粉和粉煤灰等活性细粉填料增加混凝土密实度，并加入高效减水剂作外加剂保证混凝土和易性及坍落度等不受影响的条件下减小水胶比以提高其抗冻性能。
1.2试验方法
试验主要包括低温混凝土性能测试和低温混凝土冻融循环试验两个部分。除热膨胀系数测试采用100mm×100Inm×300I砌棱柱体以外，其余试件均为100mm×100mm×100mm的立方体试块。含水率测试温度点为常温和一190℃，其余均设定一40℃、一80℃、一120℃和一190℃四个温度点。试件持温过程中的温度波动范围不超过0.5℃。低温混凝土性能测试包含含水率测试、强度测试和热膨胀系数试验。根据规范要求，采用24个试件进行含水率测试，每组设平行试件6个，每个温度点各2组试件;试件置于超低温预冷箱内利用液氮进行降温并持温48h;持温过程结束后，将试件移至恒温干燥箱内升温至150℃并恒温15d;试件烘干结束后进行称重，与降温前的质量进行对比计算其含水率。混凝土强度测试平行试件数量与进行含水率测试试件数量相同;试件持温结束后将其移至超低温加载箱中，利用200t液压伺服压力机加载进行强度测试，加载速率为0.5～0.8MP眺。为减小试验误差，热膨胀系数试验温度为目标温度上下浮动10℃的温度点（一190℃组为5℃），每个温度点6个平行试件，共48个。采用慢冻法进行冻融循环试验，未冻融循环平行试块为3个，冻融循环组的平行试块为5个，共46个。试块每完成一次降温和泡水过程视为一次冻融循环，本试验共进行10次冻融循环，根据冻融前后试块抗压强度和抗拉强度的变化衡量其冻融循环损失。
2 负温混凝土力学性能
2.1防冻剂掺量对负温混凝土力学性能的影响
在-10℃时，各组混凝土3，7d的抗压强度均较低，不掺防冻剂的混凝土甚至连3d的抗压强度都测不出;掺加防冻剂后，抗压强度均有所提高，但最高也只有设计抗压强度的25%，说明在-10℃时，水泥水化过程相当缓慢，强度发展不理想.当防冻剂掺量（质量分数）为4%时，抗压强度提升效果最佳，故选择4%作为负温混凝土试验的最佳防冻剂掺量。
2.2负温养护龄期对混凝土力学性能的影响
可知，在养护龄期7d内，随着水化反应的进行，负温混凝土的抗压强度和动弹性模量上升较快.随着养护龄期增加，负温混凝土的抗压强度和动弹模量逐渐上升，3组试件28d抗压强度均达到设计要求.早期强度发展迅速这一特性可与青藏高原温度低、温差大的环境相适应.AT3的早期强度比AT7高，但是随着养护龄期的增长，尤其是在28d之后，其强度略低于AT7.AT3和AT7后期抗压强度比CA降低约10%～15%.
2.2交变温度养护制度下混凝土力学性能的发展趋势
为研究交变温度养护对混凝土力学性能的影响，将FO，F4各成型2组试件，其中C（FO），CA（F4）为標准养护，VT（FO），VA（F4）为交变温度养护。可知，混凝土抗压强度和动弹性模量呈前期增幅较大、后期缓慢增长直至稳定的发展趋势。在标准养护下，混凝土的早期抗压强度比交变温度养护下混凝土的早期抗压强度大5%～37%。在交变温度养护下，混凝土的抗压强度较低，掺防冻剂的混凝土28d抗压强度只有标准养护混凝土的34.9%。CA（F4）的早期抗压强度大于C（FO），但其后期抗压强度大大降低，说明加入防冻剂的混凝土在标准养护环境下早期抗压强度有所提高，而对后期抗压强度有不利影响。
3 结语
通过对低温条件下混凝土力学性能试验结果的讨论，对LNG储罐建设提出以下几点建议：
（1）低温作用后混凝土含水率与常温状态相差不大，低温作用对其影响可以忽略。
（2）在低温作用下，混凝土抗压强度随着温度的降低而提高，且混凝土在低温下的强度与含水率息息相关，进行强度指标判断时需考虑含水率的影响。
（3）混凝土热膨胀系数随着温度的降低而减小，含水率对热膨胀系数影响较大，设计时应考虑含水率的影响。
（4）混凝土抗压强度及热膨胀系数值均满足规范要求，此混凝土配合比可以较好的指导LNG储罐外罐的建设。
（5）混凝土受冻融作用后抗压强度和抗拉强度降低，温度越低，强度降低幅度越大，且抗拉强度损失大于抗压强度。（6）全混凝土LNG储罐和薄膜罐的推广和应用，需要对混凝土的低温性能做进一步研究，比如最优或最低的含水率，最优含气率以及如何提高混凝土的抗冻融作用循环次数和抗拉强度降低等。
参考文献
[1]杨长辉，王川，吴芳，等.混凝土干燥收缩预测及变形计算[J].重庆建筑大学学报，2003（3）：100-105.
[2]钟文慧.不同种类纤维对混凝土收缩性能的影响[C]//先进纤维混凝土试验·理论·实践———第十届全国纤维混凝土学术会议论文集，2004.
关键词：普通混凝土;力学性能;检测
前言
本试验研究以上海LNG项目储罐扩建工程为背景，参考GB5108l一2015《低温环境混凝土应用技术规范》，对48个混凝土立方体试块和48个棱柱体试件进行低温下的混凝土性能测试。根据魏强等人《超低温冻融循环对混凝土材料性能的影响》（2013年第sl期《工程力学》）、时旭东等人《低温.常温循环作用下混凝土力学性能试验研究》（2012年第7期《混凝土与水泥制品》）所述，混凝土在经历低温冻融循环后力学性能将大幅降低。为保证混凝土在低温下的适用性，选用23个混凝土立方体试块进行抗冻性能测试，试验参考GB/T50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》。本试验均在天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室完成。
1 试验研究
1.1试验材料
混凝土原材料除常用的普通硅酸盐水泥、粗细骨料以及拌合水以外，另掺入矿粉和粉煤灰等活性细粉填料增加混凝土密实度，并加入高效减水剂作外加剂保证混凝土和易性及坍落度等不受影响的条件下减小水胶比以提高其抗冻性能。
1.2试验方法
试验主要包括低温混凝土性能测试和低温混凝土冻融循环试验两个部分。除热膨胀系数测试采用100mm×100Inm×300I砌棱柱体以外，其余试件均为100mm×100mm×100mm的立方体试块。含水率测试温度点为常温和一190℃，其余均设定一40℃、一80℃、一120℃和一190℃四个温度点。试件持温过程中的温度波动范围不超过0.5℃。低温混凝土性能测试包含含水率测试、强度测试和热膨胀系数试验。根据规范要求，采用24个试件进行含水率测试，每组设平行试件6个，每个温度点各2组试件;试件置于超低温预冷箱内利用液氮进行降温并持温48h;持温过程结束后，将试件移至恒温干燥箱内升温至150℃并恒温15d;试件烘干结束后进行称重，与降温前的质量进行对比计算其含水率。混凝土强度测试平行试件数量与进行含水率测试试件数量相同;试件持温结束后将其移至超低温加载箱中，利用200t液压伺服压力机加载进行强度测试，加载速率为0.5～0.8MP眺。为减小试验误差，热膨胀系数试验温度为目标温度上下浮动10℃的温度点（一190℃组为5℃），每个温度点6个平行试件，共48个。采用慢冻法进行冻融循环试验，未冻融循环平行试块为3个，冻融循环组的平行试块为5个，共46个。试块每完成一次降温和泡水过程视为一次冻融循环，本试验共进行10次冻融循环，根据冻融前后试块抗压强度和抗拉强度的变化衡量其冻融循环损失。
2 负温混凝土力学性能
2.1防冻剂掺量对负温混凝土力学性能的影响
在-10℃时，各组混凝土3，7d的抗压强度均较低，不掺防冻剂的混凝土甚至连3d的抗压强度都测不出;掺加防冻剂后，抗压强度均有所提高，但最高也只有设计抗压强度的25%，说明在-10℃时，水泥水化过程相当缓慢，强度发展不理想.当防冻剂掺量（质量分数）为4%时，抗压强度提升效果最佳，故选择4%作为负温混凝土试验的最佳防冻剂掺量。
2.2负温养护龄期对混凝土力学性能的影响
可知，在养护龄期7d内，随着水化反应的进行，负温混凝土的抗压强度和动弹性模量上升较快.随着养护龄期增加，负温混凝土的抗压强度和动弹模量逐渐上升，3组试件28d抗压强度均达到设计要求.早期强度发展迅速这一特性可与青藏高原温度低、温差大的环境相适应.AT3的早期强度比AT7高，但是随着养护龄期的增长，尤其是在28d之后，其强度略低于AT7.AT3和AT7后期抗压强度比CA降低约10%～15%.
2.2交变温度养护制度下混凝土力学性能的发展趋势
为研究交变温度养护对混凝土力学性能的影响，将FO，F4各成型2组试件，其中C（FO），CA（F4）为標准养护，VT（FO），VA（F4）为交变温度养护。可知，混凝土抗压强度和动弹性模量呈前期增幅较大、后期缓慢增长直至稳定的发展趋势。在标准养护下，混凝土的早期抗压强度比交变温度养护下混凝土的早期抗压强度大5%～37%。在交变温度养护下，混凝土的抗压强度较低，掺防冻剂的混凝土28d抗压强度只有标准养护混凝土的34.9%。CA（F4）的早期抗压强度大于C（FO），但其后期抗压强度大大降低，说明加入防冻剂的混凝土在标准养护环境下早期抗压强度有所提高，而对后期抗压强度有不利影响。
3 结语
通过对低温条件下混凝土力学性能试验结果的讨论，对LNG储罐建设提出以下几点建议：
（1）低温作用后混凝土含水率与常温状态相差不大，低温作用对其影响可以忽略。
（2）在低温作用下，混凝土抗压强度随着温度的降低而提高，且混凝土在低温下的强度与含水率息息相关，进行强度指标判断时需考虑含水率的影响。
（3）混凝土热膨胀系数随着温度的降低而减小，含水率对热膨胀系数影响较大，设计时应考虑含水率的影响。
（4）混凝土抗压强度及热膨胀系数值均满足规范要求，此混凝土配合比可以较好的指导LNG储罐外罐的建设。
（5）混凝土受冻融作用后抗压强度和抗拉强度降低，温度越低，强度降低幅度越大，且抗拉强度损失大于抗压强度。（6）全混凝土LNG储罐和薄膜罐的推广和应用，需要对混凝土的低温性能做进一步研究，比如最优或最低的含水率，最优含气率以及如何提高混凝土的抗冻融作用循环次数和抗拉强度降低等。
参考文献
[1]杨长辉，王川，吴芳，等.混凝土干燥收缩预测及变形计算[J].重庆建筑大学学报，2003（3）：100-105.
[2]钟文慧.不同种类纤维对混凝土收缩性能的影响[C]//先进纤维混凝土试验·理论·实践———第十届全国纤维混凝土学术会议论文集，2004.