混凝土早期養(yǎng)護(hù)對其抗壓強度的影響

混凝土早期養(yǎng)護(hù)對其抗壓強度的影響

0引言
      隨著混凝土的廣泛應(yīng)用和施工工藝的不斷創(chuàng)新，混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)水平出不斷地改進(jìn)和提高，混凝土的養(yǎng)護(hù)是保證工程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。本文通過總結(jié)多年的試驗成果和施工經(jīng)驗，初步探討混凝土的早期養(yǎng)護(hù)問題。對于混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，通常提到較多的是對混凝土養(yǎng)護(hù)時間的延續(xù)問題，如混凝土澆筑后3天或7天之內(nèi)的養(yǎng)護(hù)，但對其澆筑成型后24h時間內(nèi)的養(yǎng)護(hù)問題相對討論較少。這里提出這一問題，是因為通過試驗結(jié)果表明此段時間的養(yǎng)護(hù)，對它后期抗壓強度的發(fā)展起著非常重要的作用。
      對于混凝土澆筑后開始最遲的養(yǎng)護(hù)時間,在高 強混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程中規(guī)定： “高強混凝土澆筑完畢后，必須立即覆蓋養(yǎng)護(hù)或立即噴灑或涂刷養(yǎng)護(hù)劑，以保持混凝土表面濕潤，養(yǎng)護(hù)日期不少于7天”；混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50204-2002標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：“應(yīng)在澆筑完畢后的12小時內(nèi)對混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)” ；普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T50081-2002中規(guī)定： “試件成型后應(yīng)立即用不透水的薄膜覆蓋表面”；盡管規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)對混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)時間有著明確的規(guī)定,但在施工現(xiàn)場還會遇到一些施工人員對新澆筑的混凝土構(gòu)件，不論是太陽曝曬的炎熱夏天還是陰冷的冬天，往往擱置六、七個小時或更長時間才進(jìn) 行養(yǎng)護(hù)，通過對30個工程上30個取樣人員調(diào)查， 對于標(biāo)準(zhǔn)混凝土試件成型后24h時間內(nèi)能按規(guī)定執(zhí)行養(yǎng)護(hù)的僅有4人，占被調(diào)查人數(shù)的13.3%，置施工現(xiàn)場露天二十幾小時，或更長的時間脫模后才進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的有21人，占被調(diào)查人數(shù)的70%，還有被調(diào)查數(shù)16.7%的人，標(biāo)準(zhǔn)混凝土試件成型后露天置兩三天，何時脫模、何時養(yǎng)護(hù)一頭霧水、無所依據(jù)。
      對已澆筑的混凝土構(gòu)件或試件得不到及時的養(yǎng)護(hù)，對其抗壓強度會產(chǎn)生多大的影響？下面就此問題進(jìn)行討論。

1混凝土早期養(yǎng)護(hù)對其抗壓強度的影響
      要是作為粘結(jié)材料的環(huán)氧樹脂(或乳膠水泥漿)及作為承重加固的角鋼與綴板(或鋼箍板)需達(dá)到安全指標(biāo)要求，其次對原鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力進(jìn)行核定，核定依據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的安全分級標(biāo)準(zhǔn)，找選需進(jìn)行加固的構(gòu)件，設(shè)計過程再驗算加固后的濕式外包型剛加固部分的承載力，以論證是否達(dá)到新的承載力要求；對于施工，在正常的施工流程下應(yīng)著重對施工質(zhì)量的要點和細(xì)節(jié)進(jìn)行控制，主要是柱結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角打磨及灌漿過程的工藝要點，和對加固結(jié)構(gòu)受力結(jié)點區(qū)的承載能力加強。
      1.1不同氣候環(huán)境下混凝土早期養(yǎng)護(hù)對其抗壓強度的影響
      1.1.1抽樣環(huán)境
      根據(jù)下面提到的三地實測大氣溫度，不論哪一個季節(jié)，如果是晴天，基本一日24h時間內(nèi)的氣溫高低峰值在下午2時左右與上午5時左右，因此試件制作時間選擇了峰值中值時間，當(dāng)?shù)刈顭嵩路萸缋侍鞖獾纳衔?0~11時。抽樣工程及氣候環(huán)境：①敦煌石窟保護(hù)研究陳列中心工程，屬沙漠氣候干燥環(huán)境；②位于蘭州市區(qū)的共青團(tuán)甘肅省委高層綜合樓工程，屬較干燥的溫帶大陸性氣候環(huán) 境；③科特迪瓦劇場工程，屬潮濕的熱帶雨林氣候環(huán)境。
      1.1.2抽樣方法
      每一氣候環(huán)境為一個單獨的試驗批，每批試件選C30混凝土從同一混凝土拌合物取樣一次制作成150mm立方體試件，按不同的養(yǎng)護(hù)制度分基準(zhǔn)抗壓強度與比對抗壓強度?；鶞?zhǔn)抗壓強度(因為本文討論的是混凝土的早期養(yǎng)護(hù)問題)，試件在室外成型后即蓋濕物一直在室外潮濕狀態(tài)下置24h，脫模后移水池養(yǎng)護(hù)至28天所得抗壓強度，強度比為100%；比對抗壓強度試件在室外成型后，露天置一定時間后再蓋濕物在潮濕狀態(tài)下置至24h(從成型時間計)脫模后移水池至28天所得抗壓強度。
      新澆混凝土置露天不同時間后再進(jìn)入濕養(yǎng)護(hù)的強度變化曲線見圖1所示：

 
      從圖1中可以看出混凝土試件成型后，不論哪一種氣候環(huán)境太陽下置2h即進(jìn)入濕養(yǎng)護(hù)，因混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)量相對較少，對其抗壓強度的影響不太明顯，當(dāng)試件成型后暴露于太陽下4h后進(jìn) 入濕養(yǎng)護(hù)，抗壓強度降低比較明顯，再往后暴露于太陽下時間越長，強度降低越多，但暴露時間超過8h時抗壓強度與24h一直置露天試件抗壓強度基本相同。分析原因如下：
      (1)新澆筑混凝土如在太陽暴曬環(huán)境下硬化，不但總孔隙率增加，而且孔徑也較大。由于養(yǎng)護(hù)濕度減小加速了水分地蒸發(fā)速度，這樣就會使一部分水泥水化作用受到影響，混凝土密實度減小，強度降低。盡管因新澆筑混凝土的暴露致使水分蒸發(fā)速度加快，但這種蒸發(fā)是局部的由表及里進(jìn)行的，所以隨時間的延長水泥水化仍在不斷深入發(fā)展，其所生成的晶態(tài)和膠態(tài)新產(chǎn)物體積增大，將填充一部分原來水所占據(jù)的空間，阻塞一部分毛細(xì)管道，這樣新澆混凝土水分的蒸發(fā)得以緩解；
      (2)上午10~11時制作的試件靜置8h就到了下午6~7時，從時間上看太陽暴曬最強烈的時間已經(jīng)過去，大氣溫度下降幅度較大，無疑試件的水分蒸發(fā)速度在很大程度上也得以減小。因此影響混凝土強度的主要因素———水，遷移蒸發(fā)速度客觀上得到制約，反應(yīng)在混凝土強度的變化上自然就不是太明顯。
      1.2不同養(yǎng)護(hù)制度對高低強度混凝土抗壓強度的影響
      兩批混凝土試件，制作時間同選擇為晴朗的六月中旬同天上午9~10時，兩批試件均在室內(nèi)拌制、成型后立即移室外，馬上蓋濕物,即基準(zhǔn)過2、4、6、8、10h再蓋濕物和一直置露天24h，確定7種狀態(tài)養(yǎng)護(hù)，待7種養(yǎng)護(hù)狀態(tài)的試件(從成型始)24h脫模后全部移標(biāo)養(yǎng)室至28天抗壓。試驗結(jié)果如表1所示：
      通過表1可以看出，混凝土澆筑后進(jìn)入濕養(yǎng)護(hù)時間的遲早對其抗壓強度的影響，高強混凝土較

大，低強混凝土較小。按一般施工習(xí)慣，混凝土澆筑后過6h再進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)是工地常有的事，這與澆筑后就進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)的混凝土相比高強混凝土強度降低21.5%，低強混凝土強度降低5.3%，分析兩者強度損失差距大的原因：首先，高強混凝土單位用水量為160kg/m3,水灰比0.32，低強混凝土單位用水 量為168kg/m3,水灰比0.60， 僅僅水灰比兩者就相差近一倍，其次所用水泥，高強等級混凝土用P·Ⅱ型52.5級水泥，低強度等級混凝土用P·O型42.5級水泥，前者水化反應(yīng)較早，需水量較多，后者水化反應(yīng)較晚，需水量較少。
      因此，在同一養(yǎng)護(hù)時間、同一養(yǎng)護(hù)環(huán)境下因混凝土水分的蒸發(fā)損失對高強混凝土水化作用影響較大，對低強混凝土的影響相對較小，所以同一不利的養(yǎng)護(hù)環(huán)境，影響是大不一樣的，高強度等級較大，低強度等級較小。
      1.3低溫環(huán)境下不同養(yǎng)護(hù)制度對混凝土抗壓強度的影響
      本試驗選擇了一年較寒冷的元月中旬天氣。為使日高低溫差波動較小，試件制作時間選在陰天進(jìn)行。設(shè)計混凝土強度等級為C40，祁連山水泥股份公司產(chǎn)普通硅酸鹽42.5級水泥，摻用經(jīng)-10℃溫度下檢測合格的防凍劑，150mm立方體基準(zhǔn)試件與150mm立方體比對試件用同一材料、同一配比坍 落度為75mm、 80mm的拌合物同一時間兩批制作。
      通過表2的試驗數(shù)值可以看出，當(dāng)混凝土試件成型后在室外露天低溫環(huán)境下置放2~24h后與基準(zhǔn)試件相比抗壓強度依次降低了2.6%~28.7%，因此，對于冬季施工的混凝土，即使在混凝土中摻用了一定量的防凍劑，澆筑后不宜在無任何保溫措施的低溫環(huán)境下久置。因為在低溫環(huán)境下澆筑

成型的混凝土在防凍劑的有效抗凍溫度下雖說不至 于結(jié)冰凍脹，但它的水化作用是很緩慢或時有停止，而混凝土內(nèi)部的水分總在向低溫方向遷移，露 天擱置時間越長，水分損失越多。因此， 反映在混凝土試件抗壓強度上，露天低溫放置時間越長其強度損失越大。
      在一定溫度范圍內(nèi)，普通混凝土和高性能混凝土的抗壓強度比都隨養(yǎng)護(hù)溫度的升高而提高。在相同溫度的低溫養(yǎng)護(hù)時，高性能混凝土的抗壓強度比要高于普通混凝土，這是因為高性能混凝土的低水灰比孔隙率低，高性能混凝土受低溫影響小的另一個原因是其水溶液中的鹽分多降低了水溶液的冰點。試驗結(jié)果表明，在10℃時，混凝土仍然有不可忽略的強度損失，而這樣的工程氣候條件卻是很普遍的，應(yīng)引起足夠的重視。因此混凝土成型養(yǎng)護(hù)過程中，除了保證一定的濕度，對溫度也應(yīng)加強要求。
      3結(jié)語
      通過以上分析，可得以下結(jié)論：
      (1)混凝土養(yǎng)護(hù)是為了抑制混凝土內(nèi)部水分遷移蒸發(fā)，使其水泥的水化作用更充分進(jìn)行，混凝土抗壓強度更大限度發(fā)展，而非補充水化用水量。根據(jù)試驗在混凝土中用于水化的用水(試件在105±5℃溫度下烘干)按混凝土拌合水總量計僅占1天6.5%、28天20%、1年33%；
      (2)不同施工環(huán)境下新澆混凝土進(jìn)入養(yǎng)護(hù)期時間的遲早對其抗壓強度有明顯的影響，較晚進(jìn)入養(yǎng)護(hù)比較早進(jìn)入養(yǎng)護(hù)的大；干燥環(huán)境較潮濕環(huán)境的大；高強度等級混凝土較低強度等級混凝土的大。