特别策划：混凝土后期强度发展缓慢的原因分析及解决方法

2019-02-16王海涛天津市飞龙砼外加剂有限公司主任工程师

商品混凝土 2019年10期

王海涛（天津市飞龙砼外加剂有限公司，主任工程师）

耿加会（舞阳县惠达公路工程有限公司，工程师）

邓磊（贵州科之杰新材料有限公司，工程师）

随着现代工程技术的发展，对混凝土的工作性能、力学性能、耐久性能等方面也提出了更高要求，在城市地铁、跨海大桥、水电项目等国家重点项目中混凝土原材料的选用与混凝土配合比设计参数中能严加控制，但在商品混凝土中因市场恶性竞争，基于成本压力造成原材料种类复杂多变，出现的问题也较多。

造成混凝土后期强度发展缓慢原因从混凝土原材料及施工养护两方面影响较为明显，粉料中水泥的自身强度发展变化影响最为明显，硅酸盐水泥由原材料烧制的熟料与石膏（硫酸钙）磨细而成，熟料中的主要成分有硅酸三钙（C3S）、硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）、铁铝酸四钙（C4AF），硅酸三钙是水泥早期强度的主要来源，水化速度较快、水化发热量较大；硅酸二钙是水泥后期强度的主要来源，水化速度很慢、水化发热量最小。铝酸三钙的水化最快，水化放热量最大、水化物强度最低、干缩最大。在我国目前的生产工艺下，提高水泥早期强度的主要措施，实际上是增加水泥中 C3S、C3A 含量，并提高水泥的比表面积，导致水化速率过快，混凝土收缩大抗裂性下降，混凝土微观结构不良，抗腐蚀差；其次大掺量粉煤灰、矿粉，特别是掺入活性矿粉水化更慢，若能按规范进行养护其 56天，90 天后期强度仍会缓慢增长，但实际上很多工地前期养护做得远远不够，造成矿物掺合料水化不充分，影响后期强度发展。混凝土大宗材料中砂石含泥、含粉量过高，部分还存在严重风化现象，级配不合理，造成混凝土工作性能差，不仅影响现场施工，也会造成后期强度发展缓慢

解决办法：

（1）针对水泥早期水化过快造成 7 天强度偏高、28 天强度增长缓慢甚至不增长现象，根据搅拌站材料及适时环境温度在保证混凝土凝结时间不影响正常施工的前提下，适当提高外加剂里的保坍和缓凝成份，抑制水泥早期水化速率，使混凝土 3 天、7 天、14 天强度恢复到合理的强度设计参数范围，形成有规律的增长；单一做水泥胶砂试验反映不明显，建议按照实际配合比中矿掺比例的参数做胶砂强度试验作为原料进厂控制的措施，做好胶凝材料之间的匹配性；及时掌握砂石大宗材料的变化，优化砂石级配。

（2）现场施工养护制度须有效执行。混凝土是水硬性材料，混凝土养护是保证混凝土施工质量的一项重要工序。在混凝土强度增长期，为避免表面蒸发和其他原因造成的水分损失，使混凝土水化作用得到充分的进行，保证混凝土后期的强度正常发展及耐久性等技术指标。

混凝土强度是工程质量控制和工程验收的一项重要内容，也必然成为混凝土企业技术人员、施工单位等关注的重点。在混凝土生产和工程实践中经常会遇到混凝土早期强度（7d 强度）偏高，28d 以后强度增长缓慢，即“前期畸形，后期不良”的现象。混凝土早期强度过快地增长，一方面影响后期强度的增长，另一方面早期强度过快增长往往伴随着较高的水化速率，水化热高，给混凝土裂缝控制带来困难，不利于混凝土的耐久性能。

1 造成混凝土早强的因素

混凝土早期强度偏高，是多种因素造成的：

（1）近年来，由于施工速度的加快，施工单位希望混凝土具有较高的早期强度，混凝土早期强度的快速增长可以满足快速施工的需要。此外，混凝土早期强度快速增长，可以满足施工单位早期尽快拆模的需要，这样可以加快模板的周转，提高模板应用效率。因此，施工单位希望混凝土早期强度高。

（2）混凝土强度是工程验收的重要指标，强度的检测相对其他技术指标要简单、快捷。混凝土企业技术人员往往从心理上比较重视混凝土强度，有时会担心混凝土强度不足，不能满足工程验收要求。混凝土技术人员对混凝土强度的过分重视，往往形成“混凝土强度第一、强度唯一”的思想。在混凝土强度唯一的思想支配下，设计配合比时担心混凝土强度不够，使得混凝土早期强度偏高，7d 达到设计的 90%，甚至超过 100%，否则心里不踏实。

（3）水泥技术的发展为混凝土早期强度偏高起到了推波助澜的作用。首先，水泥中的 C3A、C3S 含量增加，提高了早期水泥强度，后期强度增长缓慢。其次，水泥粉磨工艺的发展，使得水泥熟料越磨越细，水泥中粒径在 1μm 以下的细颗粒加速了水泥的水化速率，提高早期强度，几乎对后期强度没有任何贡献，倒是对早期的水化热、混凝土的自收缩和干燥收缩有贡献。再次，水泥生产企业在环保压力下，废气禁止外排，造成窑内高温区气相的碱无法在窑外冷凝到粉尘表面排除到窑外，所有原、燃材料带入窑内的碱几乎全部留在熟料中，水泥碱含量提高。最后，水泥粉磨过程中，添加的某些助磨剂具有早强作用，加速水泥水化，提高早期强度，不利于后期强度的发展，如醇氨胺类助磨剂。

2 影响混凝土后期强度增长的因素

混凝土后期强度的持续增长受多种因素制约，其中既有原材料质量、配合比设计的因素，也包含后期施工养护的因素。

（1）水泥强度的增长趋势对混凝土强度增长具有直接影响，一般来说，水泥早期强度高、后期发展缓慢，混凝土强度也会表现出类似的强度发展趋势。

（2）粉煤灰品种和掺量对混凝土后期强度的增长具有重要影响，一般来说粉煤灰品种和质量对混凝土强度增长的影响大于掺量的影响。目前，市场上粉煤灰供不应求，问题粉煤灰层次不穷，如氨味粉煤灰、脱硫灰、喷油灰、非玻璃体灰以及添加石灰石粉等物质的假粉煤灰，这些粉煤灰往往常规指标检测合格，但会对混凝土强度，尤其是长期性能产生不利影响。

（3）骨料含泥量

骨料含泥量直接影响混凝土中水泥浆体与骨料的粘接力，含泥量越高，混凝土强度降低越明显。砂的含泥量在 3% 以内，对混凝土强度影响不明显；含泥量3%～5% 时，通过合理的养护依然可以满足设计要求，但砂含泥量超过 5% 以后，混凝土各龄期强度均出现不同程度的降低，而且还造成混凝土后期强度增长缓慢。即使在使用含泥量偏大的砂石骨料时适当增加水泥用量以获得满意的早期强度，但后期混凝土强度增长缓慢的缺点依然难以克服。

（4）混凝土后期养护是保障后期强度持续增长的重要因素。混凝土的 28d 抗压强度与保湿养护时间有着密切的关系，混凝土早期保湿养护不足造成过早失水，造成部分水泥颗粒失去水化，不利于后期强度的持续增长。实践发现，浇筑 1d 脱模的混凝土不再保湿养护，其 28d 回弹强度仅为标准养护试件抗压强度的 80%，保湿养护仅 2d 或 3d 的混凝土，其 28d 回弹强度仅为标准养护试件 28d 抗压强度的 85% 或 90%，由此可见，保湿养护对后期强度的增长很重要。