混凝土养护工作对混凝土强度的影响研究

2018-05-02赵纪王安德

安徽建筑 2018年2期

赵纪，王安德

（1.安徽阳光半岛混凝土有限公司，安徽淮南 232000；2.太湖瑞狮建材有限公司，安徽安庆 246400）

0 前言

混凝土的宏观组织是处于堆聚状态的，其是由水泥与各种大不不同、形状各异的集料颗粒混合而成的，而水泥浆凝结固化形成的“水泥石”在其中发挥着重要的粘合作用。可将混凝土视为由粗细集料和“水泥石”混合而成的复合材料，对混凝土进行养护就是为了确保水泥的水化反应在形成“水泥石”的过程中能正常进行。本文探讨了混凝土养护工作对混凝土强度的影响，可供参考。

1 养护温度对混凝土强度的影响

养护温度会在很大程度上影响混凝土强度的发展。曾有研究指出，混凝土养护温度越低，其初期强度越差，而后期养护温度在32～49℃的混凝土强度却远远低于4～23℃后期养护温度下的混凝土强度，这说明初期养护温度越低，其混凝土后期强度的衰减越小[1]。这主要是因为急促的初期水化反应会影响水化产物的均匀排布，那些分布着较少水化产物位置的强度相对较差，这样便会大大削弱混凝土的整体强度；而那些分布着大量水化产物的位置则会将牢牢裹住水泥粒子，影响水泥水化反应的进一步进行，水化产物便会随之逐渐减少[2]。当养护温度不高时，因为水泥水化反应较为缓慢，这样水分便有充足的时间进行扩散，所形成的水化产物便有均匀地排布于水泥石中。然而，当养护温度低于4℃时，尽管可能提升混凝土后期强度，然而因为水泥水化反应比较缓慢，这样便会大大影响其早期强度，尤其是28d前强度的增长，从而无法达到施工要求。因此，在具体的施工过程中，应将混凝土的养护温度控制在5℃以上。P.Klieger在其研究中提到，在混凝土的早期养护存在一个最佳养护温度，在最佳养护温度下，混凝土在某个龄期的强度可达到最大值，通过实验发现，快硬硅酸盐水泥的最佳养护温度是4℃左右，而硅酸盐水泥则是13℃左右。

2 湿热养护对混凝土强度的影响

在混凝土的凝结过程中，温度会在很大程度上影响混凝土的后期强度。据相关调查证实，如果从搅拌直至温度上升到99℃的时间不超过6～7h，或者从搅拌直至温度上升至49℃的时间不超过2～3h，则必定会严重影响后期混凝土强度的增长。倘若温度上升速度过快，则必定会大大降低混凝土的后期强度，其降低幅度甚至高达标准条件下混凝土养护的1/3，而且此种影响与水灰比呈正相关性，即水灰比越小，对其造成的影响越小，这一影响对于快硬硅酸盐水泥更加显著。曾有报道指出，对混凝土进行湿热养护可以有效地降低温度的上升速度，从搅拌混凝土开始，直至达到标准养护温度，当推迟时间足够时，温度的快速上升并不会造成不良影响，然而，倘若推迟时间不足，那么必定会大大影响混凝土的后期强度增长，而且此种影响与养护温度呈正相关性，即养护温度越低，影响越小。因此，在对混凝土进行湿热养护的过程中，可遵循推迟升温养护原理，以便最大限度地降低早期高温对混凝土强度造成的影响。目前，推迟升温养护原理已经被广泛使用于混凝土的蒸汽养护之中。据相关研究指出，对混凝土进行长达16～20h的蒸汽养护干预，其强度可提升至正常情况下养护28d强度的70%～80%。这说明蒸汽养护不仅可以大大减少养护时间，而且有助于增强混凝土的强度。另外，针对不同的水泥类型，蒸汽养护的最佳温度也是有所差别，例如，由火山灰水泥和矿渣水泥配制而成的混凝土的最佳蒸汽养护温度约为90℃；而由普通水泥配制而成的混凝土的最佳蒸汽养护温度约为80℃。而且对于普通水泥混凝土而言，经过蒸汽养护后再在正常条件下硬化至28d的强度要比一直在正常条件下养护感化至28d的强度低10%～15%左右。这主要是因为高温养护虽然可以加快水泥水化反应速率，然而在水泥颗粒的外表过早形成的水化产物凝胶体膜层会抑制水分注入混凝土内部，经过一定的时间，强度增长反而下降。

3 大体积混凝土养护对混凝土强度的影响

大体积混凝土养护也是影响混凝土强度的一个主要因素，若想有效地控制好混凝土的强度，则必须做好大体积混凝土的养护工作。据相关研究显示，大体积混凝土的峰温会出现在浇筑后的1～2d，最大相对温升往往出现在浇筑后的26h，温度约为30℃；其最大里表温差往往出现在浇筑后的34h，温差约为28℃；而最大大气温差往往出现在浇筑后的36h，温差约为29℃。这主要是因为在混凝土硬化初期，水泥水化反应会释放出大量的热量，而混凝土的导热性能较差，无法快速散热。所以，在浇筑后的1～3d内，大体积混凝土内部温度均会高于外部，此时，内部混凝土会出现膨胀，而外部混凝土随着气温的下降会出现收缩。因此，在进行大体积混凝土养护时，应尽量减少混凝土表面的热扩散和温度梯度，避免出现裂缝；同时还应尽量延长散热时间，将材料的松弛特点及混凝土强度的潜力充分地体现，以免混凝土因水泥水化热产生的温度差而出现温度应力裂缝。

4 混凝土施工养护控制注意事项

在混凝土施工过程中，为了最大限度地保证混凝土的强度，严格把控好混凝土养护的湿度与温度就显得非常有必要。在外界温度超过5℃的情况下，通常可采取自然养护，应着重控制好混凝土的养护湿度，并及时对混凝土进行浇水和覆盖处理，尤其是在温度较高的情况下，在浇筑混凝土之后，应及时对混凝土进行覆盖处理，以免水分过多蒸发。同时，应严格把控好洒水次数，以覆盖物湿润为宜，针对不同品种水泥配制而成的混凝土，其洒水天数也是有所差别的，通常来说，针对有抗渗需要或添加缓凝剂的混凝土，其养护时间最少为14d；而针对由矿渣水泥、硅酸盐水泥或普通水泥配制而成的混凝土，其养护时间最少为7d。

在外界温度不超过5℃的情况下，应对混凝土实施湿热养护或者可将抗冻剂加入混凝土中。针对添加了抗冻剂的混凝土而言，在对其进行养护的过程中应注意如下几方面：首先，当温度低于0℃时，切不可进行浇水养护；其次，应对暴露在外的混凝土表面进行覆盖处理，同时，应加强对易受冻害位置及结构薄弱位置的覆盖；第三，必须保证养护温度大于抗冻剂规定的临界温度，倘若温度小于临界温度，应对其进行保温或加温处理。在对混凝土进行湿热护理的过程中，应对蒸汽养护的最高温度、温度上升速度和静停时间加以严格把控。静停时间主要取决于水泥的类型及外界环境温度，通常情况下，针对由普通水泥或硅酸盐水泥配制而成的混凝土，其静停时间应控制在2～6h范围内；而针对由矿渣水泥配制而成的混凝土，其静停时间应适当地增加。通常来说，蒸汽养护的时间应控制在18h左右，而蒸汽养护的最高温度主要取决于水泥类型，针对由普通水泥或硅酸盐水泥配制而成的混凝土，应将蒸汽养护的最高温度控制在80℃～85℃范围内；而针对由矿渣水泥配制而成的混凝土，则应控制在90℃～95℃范围内。最好采用低压饱和蒸汽，而且必须保证均匀加热，同时必须及时地将冷凝水排出，以免混凝土结冻。可参考下表来控制蒸汽养护的温度上升速度。针对地下部分外墙的防水混凝土，如条件允许，可将多孔管设置于顶面，对其进行淋水养护。防水混凝土应主要采用晚拆模板，即5～7d后拆模，可事先松动对拉螺栓，再实施洒水养护，以使墙外壁与模板之间能够流入充足的水分。待拆除模板之后，还应持续进行洒水养护至14d，这主要是因为模板具备保温、保湿的功效，可以避免风吹、气候改变及阳光照射等对混凝土造成干扰，避免混凝土出现裂缝。而针对地上部分的混凝土，通常应将塑料薄膜覆盖于其上，并对其进行洒水养护，以保证其始终处于湿润状态。