不同养护方式下的机制砂混凝土性能研究

2022-08-05孙建斌李士宣李凯龙冉德钦

山东交通科技 2022年3期

孙建斌，李士宣，李凯龙，冉德钦*

（1.山东省交通科学研究院，山东济南 250031；2.济宁市建筑工程质量监督检验测试中心有限公司，山东济宁 272000）

引言

砂是混凝土中重要的细骨料，但是河砂数量已经远远满足不了需求。通过学者的调查与研究，使用机制砂配制的混凝土不仅在性能上符合要求，而且在数量上也表现了自身的优越性［1-3］。养护方式和养护条件的不同，混凝土硬化后的各种性能也就不同［4-5］。内养护以超吸水树脂和轻集料等为代表，外养护以自然养护、养护膜养护、养护剂养护等为代表。周昕等［6］通过模拟不同施工现场的环境，设计了覆盖薄膜养护、浇水养护、低温养护三种不同的养护方式，以考察不同养护方式对混凝土强度和渗透性的影响。曹健等［7］通过对标准养护、自然养护、覆盖塑料薄膜、喷涂表面养护剂四种养护方式进行研究，得出了标准养护的养护效果是最佳的结论。李强等［8］对养护剂、橡塑板和土工布三种材料养护下混凝土的强度、抗裂性以及细观结构进行了分析，并与自然养护进行了对比。以上研究均围绕着以天然砂为原料配制而成的混凝土，而机制砂与天然砂在形貌特征和成份含量上都有一定差别。

1 原材料与试验方法

1.1 原材料

采用P.O 42.5 水泥，物理性能指标见表1。粉煤灰和矿渣粉分别采用I 级粉煤灰和S95 矿渣粉，物理性能指标见表2 和表3。粗骨料为5～20 mm 的连续级配碎石。采用减水率为29%的非引气型聚羧酸减水剂。蜡质养护剂。养护膜、塑料薄膜、土工布、棉絮均采用普通类型。

表1 水泥物理性能指标

表2 粉煤灰性能指标

表3 矿渣粉性能指标

1.2 试验方法

（1）坍落度、扩展度、含气量试验按照《普通混凝土拌合物性能检测标准》（GB/T 50080—2016）进行，混凝土构件尺寸为500 mm×500 mm×500 mm。（2）力学性能按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50081—2019）进行，混凝土构件尺寸为500 mm×500 mm×500 mm。

2 混凝土试验配合比及拌合物性能

混凝土试验配合比以及拌合物的坍落度、扩展度、含气量等性能的检测结果见表4，均满足《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）。

表4 混凝土试验配合比及拌合物性能

3 不同养护方式的养护过程对比

混凝土构件的几种保湿养护方式的各自保湿效果和维持保湿能力所需水量有较大差别。养护膜经第一次饱水后，在剩余养护时间里无需再进行补水；棉絮养护、土工布养护则需要每天进行洒水补充保湿。三种养护措施的补水方式：养护膜在初次包裹混凝土构件和试件前，用2 kg 水进行充分保水润湿，以后养护期间不再补充水分；对棉絮和土工布，则在初次包裹混凝土构件和试件前，分别用4 kg 水进行保水润湿，在以后养护期间每天定时洒水2 kg 进行补水，持续养护时间为14 d。

4 试验结果与分析

4.1 抗压强度的影响

不同养护方式混凝土试件抗压强度见表5。

表5 养护方式对混凝土抗压强度的影响

在测试龄期内，采用养护膜、塑料薄膜和棉絮养护方法的混凝土强度相对较高，混凝土各龄期强度非常接近；采用土工布养护的混凝土强度略高于自然养护下混凝土的强度。五种养护方式下混凝土试件各龄期强度均高于标准养护条件下混凝土的强度；而在表5 的七种养护方式中，以涂蜡质养护剂养护的混凝土强度最低，其各龄期抗压强度较其他养护方式低30%左右。

养护膜和棉絮养护能够为混凝土内部水泥水化提供充足有效的水分，保证其强度快速发展，说明其保水养护能力强。塑料薄膜养护，虽然不能给混凝土提供额外水分，但由于其密封性好，能够保证混凝土自身水分不散失，在混凝土构件养护14 d 时，塑料薄膜内表面仍积聚有大量水滴，即能保证混凝土构件表面有一定湿度。土工布养护混凝土的强度发展跟自然养护条件相当，主要是由于土工布的水分保持性差。在炎热环境中，其水分流失速度很快，即便每天定时补充水分，其在大部分时段也处于较干燥状态。

4.2 抗压强度的发展

不同养护条件下混凝土试件抗压强度发展见图1。

图1 不同养护条件下混凝土抗压强度发展

标准养护混凝土试件的强度发展比采用养护膜、棉絮、土工布、塑料薄膜和自然养护等方式混凝土的强度低，其原因是内部相对更多的层间水将增加混凝土的层间拆分压力，减小水化产物间的黏结力，而降低混凝土的抗压强度。采用涂刷蜡质养护剂养护的混凝土试件强度在七种养护方式中最低，主要由于养护剂涂刷于混凝土表面，阻断了混凝土试件内部与外部环境湿度的交换，由于无外界水分的补充，混凝土内部水化反应不充分，因而造成其强度发展很低。而其余六种养护方式在一定程度上都可以为混凝土试件提供一定的潮湿环境，因而强度发展相对较高。