浅论自然养护对混凝土强度的影响

刘恒成

（东南沿海铁路福建有限责任公司， 福建 福州 350013）

混凝土结构应根据国家标准或业主提出的设计使用年限进行设计、施工和使用，在规定的服务年限内应确保结构混凝土的质量。为达到预定的结构混凝土的各项力学性能和耐久性能，应重视结构的设计及混凝土的施工、养护等环节。混凝土的抗压强度是评价其质量的最重要的一项指标。近些年，随着国家基础设施和房地产大规模投资建设，工程建设出现的较多的质量问题, 其中，混凝土强度的不足占的比例不小。影响混凝土强度的因素很多，如原材料选用、配合比设计、施工工艺、养护等。今天我们就从自然养护这一环节来谈谈对混凝土强度的影响。

1 混凝土养护的宗旨

混凝土硬化后最基本的性能就是强度，混凝土浇捣后，逐渐凝结硬化，主要靠水泥水化作用，而水化过程需要适当的湿度、温度，为了保证混凝土有适宜的硬化条件，使其强度不断增长，在混凝土浇筑终凝后应立即开始养护，其目的是：防止混凝土水分流失和早期开裂，保证混凝土中水泥充分水化，确保浇筑的混凝土发展成高强度、抗裂、抗渗的耐久性混凝土。

2 标准养护与干养护状态下混凝土强度的对比

混凝土浇筑后，不及时进行养护，混凝土中水分会蒸发过快，形成脱水现象，会使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，不能转化为稳定的结晶，缺乏足够的粘结力，会在混凝土表面出现片状或粉状脱落，从而影响混凝土的强度。近几年的工程建设中房屋结构或隧道工程实体检测出现了不同程度的混凝土回弹和取芯抗压强度不合格的问题，其中，养护不到位也是一个重要的因素，往往也是建设者们最容易忽视的一个环节。

为了验证自然养护对混凝土强度的影响程度，笔者会同相关试验室进行两组试验，其中一组于2019年11月14日（气温：14℃～23℃）在福州市试验制作8组C35的标准试件，配合比为水泥：粉煤灰：砂：石：外加剂：水=1：0.43：2.77：3.82：0.014：0.58。其中4组为标养，另外4组放置于室外干养护；另一组于2019年11月15日（气温：11℃～19℃）在福建省南平市试验制作10组C30混凝土标准试件，配合比为水泥：粉煤灰：砂：石：外加剂：水=1：0.25：2.53：3.22：0.016：0.53。其中5组为标养，另外5组放置于室外干养护。均分别在7d、14d、28d、56d龄期到期后进行碳化深度和强度抗压试验（如下图），结果见表1、表2。

图1 标养试件（南平）

图2 干养护试件（南平）

表1 C35混凝土试块对比

表2 C30混凝土试块对比

通过试验发现，第一组干养护56d试件开始出现碳化，其7d、14d、28d、56d的强度分别低于标养试件的8.7%、2.1%、4.9%、9.2%；第二组干养护的试块表面碳化速度加快，7d、14d、28d、56d的强度也分别低于标养试件的4%、5.5%、14.9%、22.4%。试验表明，混凝土干养护强度普遍低于标准养护强度，干养护状态下混凝土初期强度有所增长，但以后就逐渐减慢了，且56天后的强度出现衰减的现象，试件碳化更早出现。

3 影响混凝土强度的养护因素

混凝土是水泥与砂、石等粗细骨料组成的复合材料，水泥石的力学性能起决定性作用。养护是为了保证水泥能正常进行水化反应，而环境的湿度、温度和养护时间是影响水泥水化反应关键因素。

3.1 养护湿度

根据相关研究：混凝土的强度主要取决于水泥石中的胶空比，水泥进行水化反应时，混凝土中的凝胶体积会逐渐的增加，不断填充混凝土成型初期的内部空腔，使混凝土中的毛细孔隙逐渐减小、变少，从而提高混凝土的密实度和强度。相关试验表明,当周围环境相对湿度小于80%时，水泥水化将趋于停止。从上述的对比试验也可以看出：混凝土试块干养护与标准养护相比，强度有所降低，后期强度出现不同程度衰减的现象。其实，实际施工过程中混凝土很难实现完全的水泥水化作用，有时混凝土的水泥早期还未全部水化，其强度就能达到设计要求，但水化充分能确保混凝土获得更高的强度和耐久性。

3.2 养护温度

根据相关试验，混凝土放在温度不同的水中养护28天后，然后再处于标准养护条件下继续养护，反映出混凝土强度的发展规律可近似为：强度百分比（Rn）/养护龄期（R28）=lgn/lg28，反映出混凝土养护温度与强度的正向关系，养护温度越高，则混凝土初期强度也高。因此，养护温度也是影响混凝土强度的发展一个重要的因素。夏季高温时段浇筑的混凝土，尤其是＞35℃时，水泥水化作用加快，早期水分蒸发前强度较高，但随着水分逐渐蒸发，后期水化减少，导致后期强度发展缓慢，甚至出现强度衰退。而在冬季养护温度在4℃以下，混凝土水化反应缓慢，早期强度增长太过缓慢，往往不能适应实际施工的要求。因此规范提出冬季施工自然养护温度5℃的分界要求。

3.3 养护龄期

混凝土养护的作用是使正常拌制的混凝土达到设计要求的强度，使其表面层具有一定的密实度和足够的不透水能力，因此需要一个持续时间来保证。混凝土表层的质量的好坏对混凝土表面渗透率有很大的影响，混凝土养护持续时间跟养护期间的环境、混凝土拌合物对养护的敏感性有关,这里面包括掺合料、水泥品种、水灰比等。其中水灰比对混凝土拌合物的敏感性影响较大。因为，水灰比对混凝土的渗透性有很大影响，水灰比越大，混凝土硬化后内部孔隙率越大，渗透性越大。当水灰比超过0.55时，混凝土渗透性急剧增大；当水胶比小于0.4时，混凝土渗透性迅速降低，几乎不渗透。因此，当水胶比超过0.55时，其养护龄期相较规范要适当延长。

对含有大量掺合料的火山灰水泥、复合水泥等拌制成的混凝土，掺合料通过火山灰效应、二次水化反应等改变混凝土的渗透特征。粉煤灰活性较低，浆体中水化产物不够，存在较多孔隙，前期混凝土的抗渗性能较差，而后期火山灰效应逐渐显现，改善了混凝土的孔隙结构，从而改善了混凝土的抗渗性。因此，养护期相对较长。

4 混凝土自然养护的几点思考

混凝土自然养护和地域、季节、环境等有重要关系。对极端天气，主要是夏季和冬季施工的混凝土养护要特别重视，养护期均应适当延长。

4.1 夏季施工混凝土的养护

夏季施工混凝土养护不及时，水分蒸发后得不到补给，强度增长缓慢，并容易产生塑性收缩裂缝，影响其耐久性。因此露天施工混凝土应做到初凝后应及时进行养护，炎热季节应随抹随盖，1小时后即开始持续不间断浇水养护，确保混凝土表面保持充分湿润状态。 较大面积平板类结构，用养生液养护是较好的。白色养生液所形成的薄膜还可反射阳光、减少热吸收。

夏季施工养护固然极其重要，但浇筑时能控制好入模温度，更有利于混凝土的成型质量。如选取一天中温度较低时段浇筑、对原材料采用防晒和降温措施、对泵管和泵车包裹降温等措施。

4.2 冬季施工混凝土的养护

冬季混凝土施工中，水的形态变化是影响混凝土强度增长的关键，研究表明，新浇筑混凝土在冻结前有一段预养期，可以增加其内部液相，减少固相，加速水泥的水化作用，提高混凝土早期强度。因此混凝土浇筑完成后保温很重要，应立即覆盖塑料薄膜加盖草帘、棉毡等保温养护，以保证混凝土初凝前不受冻。同时定期进行测温，根据气温情况和施工工程部位，来选择保温方式、材质及厚度等。如气温低于5℃，应禁止采用洒水养护。

4.3 养护措施的实现

讨论了这么多，混凝土养护技术再先进，最终还得落实落地才行。而现如今大多数工程，对现浇混凝土的自然养护往往未得到重视，施工作业层图省事，未严格按作业指导书落实养护措施；管理者们技术交底走形式，往往混凝土浇筑完成后就不再过问，最终导致浇筑后的混凝土质量问题。人都有一定的惰性，稍有疏忽，违章行为就会替代良好的行为习惯。因此，要求管理者和施工人员都要有良好的质量意识，培养符合标准的良好习惯，让习惯符合标准，让标准成为习惯，确保养护措施落实到位。

5 结语

综上所述，混凝土的自然养护过程中，理论上影响混凝土强度的主要因素是养护温度、湿度和龄期，但人的主观因素也很重要。因此，要保证混凝土的质量，对浇筑完的结构混凝土进行精心养护，除了严格控制好养护温度、湿度和时间外，还需要建设者们根据不同的环境、季节及混凝土的品种等，运用良好的养护技术，确保实现混凝土最佳的各项性能。