不同养护方式的混凝土强度发展规律探讨

2013-09-05兰英静

铁道建筑 2013年9期

张涛，兰英静，王楠

(1．神华新准铁路公司，内蒙古鄂尔多斯 017000;2．包头市钢鹿建筑材料有限责任公司，内蒙古包头 014010;3．上海现代建筑设计(集团)有限公司安徽分公司，安徽合肥 230000)

不同养护方式的混凝土强度发展规律探讨

张涛1，兰英静2，王楠3

在标准养护、沸煮养护和烘制养护3种养护方式下，分别加入粉煤灰和矿渣粉，分析混凝土强度发展规律，从而判断混凝土达到标准养护28 d强度时的最佳沸煮或烘制养护时间。结果表明：标准养护时，掺粉煤灰混凝土的后期强度增长最大，其次是掺矿渣粉的混凝土，再次是基准混凝土;标准养护3 d后，沸煮养护48 h或烘制养护16～24 h与标准养护28 d强度接近;标准养护7 d后，沸煮或烘制养护24 h强度超过标准养护28 d强度;沸煮或烘制养护能快速激发水泥、粉煤灰和矿渣粉的潜在活性，使混凝土快速达到标准养护28 d强度;为达到标准养护28 d强度，随着粉煤灰、矿渣粉掺量的增加，所需沸煮或烘制时间减少;烘制养护混凝土的强度略高于沸煮养护混凝土。

标准养护沸煮养护烘制养护混凝土强度

在铁路工程中混凝土强度是混凝土质量控制的核心内容，是结构设计和施工的重要依据，而规范中规定混凝土抗压强度需标准养护至28 d时测得。显然取得强度值需要较长时间，对于工期紧的工程，不能及时预测混凝土的质量状况，也不能及时调整混凝土配合比进行质量控制，这给铁路工程质量管理带来诸多问题［1-3］。如果能提前预测和判定混凝土的强度，那么这些问题就迎刃而解。

加速养护一般是通过提高混凝土的养护温度来激发胶凝材料的活性，促进水化进程，使混凝土强度在短时间内快速提高［4］。加速养护的时间、温度、方式决定了最终的混凝土强度。本文分析标准养护、沸煮养护和烘制养护3种养护方式下加入粉煤灰、矿渣粉后混凝土强度发展规律，从而判断混凝土达到标准养护28 d强度时的最佳沸煮或烘制养护时间。

1 原材料及试验方法

1.1 原材料

1)水泥:冀东P．O 42.5，标准稠度用水量26.7%，28 d抗压强度为54.8 MPa，其余各项指标符合 GB 175—2007要求。

2)砂:中砂，含泥量2.8%，细度模数2.64。

3)石子:碎石，直径5.0～31.5 mm，连续级配，其余各项指标符合JGJ 52—2006要求。

4)粉煤灰:包头达旗电厂Ⅱ级灰，指标符合 GB 1596—2005要求。

5)矿渣粉:包头宏伟公司 S75级矿渣粉，指标符合GB 18046—2008要求。

6)水:普通自来水，符合JGJ 63—2006要求。

7)泵送剂:包头钢鹿建材公司B3泵送剂，减水率25%，指标符合GB 8076—2008。

1.2 试验方法

1.2.1 混凝土配合比

随着混凝土技术的发展，各种掺合料和外加剂大量使用，为适应市场需要，本文研究的混凝土中掺入了粉煤灰、矿渣粉和高效减水剂。混凝土设计强度等级为C30，试验配合比及拌合物坍落度如表1所示。

1.2.2 养护方法

1)标准养护:自然养护24 h脱模后将试件放入温度(20±2)℃、相对湿度95%的养护室中养护。

2)沸煮养护:由于早期高温养护影响混凝土后期抗压强度，因此本文将试块分别标准养护3 d，7 d后进行沸煮养护，0.5 h±5 min加温至沸腾(96℃)，沸煮8 h，16 h，24 h，48 h 时取出试块，冷却至室温后再进行抗压试验。

3)烘制养护:将试块分别标养3 d，7 d后用塑料袋包裹密封后放入烘箱中，0.5 h±5 min温度升高至96 ℃，烘养 8 h，16 h，24 h，48 h 时取出试块，冷却至室温后进行抗压试验。

表1 混凝土配合比

2 试验结果与讨论

2.1 混凝土标准养护试验

混凝土的强度测定以标准养护强度为依据，表2为混凝土标准养护强度。

表2 混凝土标准养护强度 MPa

由表2可见:

1)标准养护时掺入粉煤灰、矿渣粉的混凝土3 d，7 d强度比基准混凝土低，28 d时掺10%粉煤灰的混凝土与基准混凝土强度接近，掺10%矿渣粉的稍高，90 d时掺20%粉煤灰、矿渣粉的强度与基准混凝土持平;掺30%掺合料的混凝土强度低于基准混凝土。

2)掺粉煤灰混凝土的后期强度增长最大，其次是掺矿渣粉的混凝土，再次是基准混凝土。这主要是由于粉煤灰和矿渣粉不能与水直接发生水化作用，只能在水泥水化产物氢氧化钙的激发下进行水化，生成水化硅酸钙和水化铝酸钙填充在水泥水化产物与水化硅酸钙之间的孔隙中［5］。因此掺入粉煤灰、矿渣粉的混凝土早期强度较低，掺量适宜时可以提高后期强度。若粉煤灰、矿渣粉掺量过多，水泥水化作用所产生的氢氧化钙太少，粉煤灰的活性得不到充分发挥，混凝土后期强度也得不到提高。

2.2 混凝土沸煮养护试验

混凝土沸煮养护试验结果如表3和表4所示。

表3 混凝土标养3 d后沸煮养护强度 MPa

表4 混凝土标养7 d后沸煮养护强度 MPa

由表3和表4可以看出:

1)标准养护3 d后沸煮0～16 h强度增长较快，沸煮24～48 h强度增长缓慢;标准养护7 d后沸煮养护强度增长较为缓慢。

2)基准混凝土标准养护3 d后沸煮48 h的强度接近标准养护28 d强度;标准养护7 d后沸煮24 h的强度超过标准养护28 d强度。

3)为达到混凝土标准养护28 d强度，随着粉煤灰、矿渣粉掺量增加，所需沸煮时间减少。这是由于水泥水化作用是混凝土强度提高的主要原因，周围环境温度对水泥水化作用有显著影响，温度升高，水化反应加速，混凝土强度快速发展。在水化初期，仅仅是水泥的水化反应，随着龄期的延长，矿渣粉及粉煤灰开始发生二次水化反应，消耗大量水泥水化生成的氢氧化钙，促进水泥水化反应的进行，又促进了矿物掺合料的火山灰反应，矿物掺合料的反应随着水化程度增加而增加，所以沸煮养护促进了矿物掺合料的反应程度［6-8］。