混凝土早期养护对其抗压强度的影响

混凝土早期养护对其抗压强度的影响

0引言
      随着混凝土的广泛应用和施工工艺的不断创新，混凝土养护技术水平出不断地改进和提高，混凝土的养护是保证工程质量的重要环节。本文通过总结多年的试验成果和施工经验，初步探讨混凝土的早期养护问题。对于混凝土的早期养护，通常提到较多的是对混凝土养护时间的延续问题，如混凝土浇筑后3天或7天之内的养护，但对其浇筑成型后24h时间内的养护问题相对讨论较少。这里提出这一问题，是因为通过试验结果表明此段时间的养护，对它后期抗压强度的发展起着非常重要的作用。
      对于混凝土浇筑后开始最迟的养护时间,在高 强混凝土结构技术规程中规定： “高强混凝土浇筑完毕后，必须立即覆盖养护或立即喷洒或涂刷养护剂，以保持混凝土表面湿润，养护日期不少于7天”；混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002标准规定：“应在浇筑完毕后的12小时内对混凝土加以覆盖并保湿养护” ；普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T50081-2002中规定： “试件成型后应立即用不透水的薄膜覆盖表面”；尽管规范、标准对混凝土浇筑后的养护时间有着明确的规定,但在施工现场还会遇到一些施工人员对新浇筑的混凝土构件，不论是太阳曝晒的炎热夏天还是阴冷的冬天，往往搁置六、七个小时或更长时间才进 行养护，通过对30个工程上30个取样人员调查， 对于标准混凝土试件成型后24h时间内能按规定执行养护的仅有4人，占被调查人数的13.3%，置施工现场露天二十几小时，或更长的时间脱模后才进行养护的有21人，占被调查人数的70%，还有被调查数16.7%的人，标准混凝土试件成型后露天置两三天，何时脱模、何时养护一头雾水、无所依据。
      对已浇筑的混凝土构件或试件得不到及时的养护，对其抗压强度会产生多大的影响？下面就此问题进行讨论。

1混凝土早期养护对其抗压强度的影响
      要是作为粘结材料的环氧树脂(或乳胶水泥浆)及作为承重加固的角钢与缀板(或钢箍板)需达到安全指标要求，其次对原钢筋混凝土结构构件承载力进行核定，核定依据钢筋混凝土结构构件承载能力的安全分级标准，找选需进行加固的构件，设计过程再验算加固后的湿式外包型刚加固部分的承载力，以论证是否达到新的承载力要求；对于施工，在正常的施工流程下应着重对施工质量的要点和细节进行控制，主要是柱结构转角打磨及灌浆过程的工艺要点，和对加固结构受力结点区的承载能力加强。
      1.1不同气候环境下混凝土早期养护对其抗压强度的影响
      1.1.1抽样环境
      根据下面提到的三地实测大气温度，不论哪一个季节，如果是晴天，基本一日24h时间内的气温高低峰值在下午2时左右与上午5时左右，因此试件制作时间选择了峰值中值时间，当地最热月份晴朗天气的上午10~11时。抽样工程及气候环境：①敦煌石窟保护研究陈列中心工程，属沙漠气候干燥环境；②位于兰州市区的共青团甘肃省委高层综合楼工程，属较干燥的温带大陆性气候环 境；③科特迪瓦剧场工程，属潮湿的热带雨林气候环境。
      1.1.2抽样方法
      每一气候环境为一个单独的试验批，每批试件选C30混凝土从同一混凝土拌合物取样一次制作成150mm立方体试件，按不同的养护制度分基准抗压强度与比对抗压强度。基准抗压强度(因为本文讨论的是混凝土的早期养护问题)，试件在室外成型后即盖湿物一直在室外潮湿状态下置24h，脱模后移水池养护至28天所得抗压强度，强度比为100%；比对抗压强度试件在室外成型后，露天置一定时间后再盖湿物在潮湿状态下置至24h(从成型时间计)脱模后移水池至28天所得抗压强度。
      新浇混凝土置露天不同时间后再进入湿养护的强度变化曲线见图1所示：

 
      从图1中可以看出混凝土试件成型后，不论哪一种气候环境太阳下置2h即进入湿养护，因混凝土内部水分蒸发量相对较少，对其抗压强度的影响不太明显，当试件成型后暴露于太阳下4h后进 入湿养护，抗压强度降低比较明显，再往后暴露于太阳下时间越长，强度降低越多，但暴露时间超过8h时抗压强度与24h一直置露天试件抗压强度基本相同。分析原因如下：
      (1)新浇筑混凝土如在太阳暴晒环境下硬化，不但总孔隙率增加，而且孔径也较大。由于养护湿度减小加速了水分地蒸发速度，这样就会使一部分水泥水化作用受到影响，混凝土密实度减小，强度降低。尽管因新浇筑混凝土的暴露致使水分蒸发速度加快，但这种蒸发是局部的由表及里进行的，所以随时间的延长水泥水化仍在不断深入发展，其所生成的晶态和胶态新产物体积增大，将填充一部分原来水所占据的空间，阻塞一部分毛细管道，这样新浇混凝土水分的蒸发得以缓解；
      (2)上午10~11时制作的试件静置8h就到了下午6~7时，从时间上看太阳暴晒最强烈的时间已经过去，大气温度下降幅度较大，无疑试件的水分蒸发速度在很大程度上也得以减小。因此影响混凝土强度的主要因素———水，迁移蒸发速度客观上得到制约，反应在混凝土强度的变化上自然就不是太明显。
      1.2不同养护制度对高低强度混凝土抗压强度的影响
      两批混凝土试件，制作时间同选择为晴朗的六月中旬同天上午9~10时，两批试件均在室内拌制、成型后立即移室外，马上盖湿物,即基准过2、4、6、8、10h再盖湿物和一直置露天24h，确定7种状态养护，待7种养护状态的试件(从成型始)24h脱模后全部移标养室至28天抗压。试验结果如表1所示：
      通过表1可以看出，混凝土浇筑后进入湿养护时间的迟早对其抗压强度的影响，高强混凝土较

大，低强混凝土较小。按一般施工习惯，混凝土浇筑后过6h再进行湿养护是工地常有的事，这与浇筑后就进行湿养护的混凝土相比高强混凝土强度降低21.5%，低强混凝土强度降低5.3%，分析两者强度损失差距大的原因：首先，高强混凝土单位用水量为160kg/m3,水灰比0.32，低强混凝土单位用水 量为168kg/m3,水灰比0.60， 仅仅水灰比两者就相差近一倍，其次所用水泥，高强等级混凝土用P·Ⅱ型52.5级水泥，低强度等级混凝土用P·O型42.5级水泥，前者水化反应较早，需水量较多，后者水化反应较晚，需水量较少。
      因此，在同一养护时间、同一养护环境下因混凝土水分的蒸发损失对高强混凝土水化作用影响较大，对低强混凝土的影响相对较小，所以同一不利的养护环境，影响是大不一样的，高强度等级较大，低强度等级较小。
      1.3低温环境下不同养护制度对混凝土抗压强度的影响
      本试验选择了一年较寒冷的元月中旬天气。为使日高低温差波动较小，试件制作时间选在阴天进行。设计混凝土强度等级为C40，祁连山水泥股份公司产普通硅酸盐42.5级水泥，掺用经-10℃温度下检测合格的防冻剂，150mm立方体基准试件与150mm立方体比对试件用同一材料、同一配比坍 落度为75mm、 80mm的拌合物同一时间两批制作。
      通过表2的试验数值可以看出，当混凝土试件成型后在室外露天低温环境下置放2~24h后与基准试件相比抗压强度依次降低了2.6%~28.7%，因此，对于冬季施工的混凝土，即使在混凝土中掺用了一定量的防冻剂，浇筑后不宜在无任何保温措施的低温环境下久置。因为在低温环境下浇筑

成型的混凝土在防冻剂的有效抗冻温度下虽说不至 于结冰冻胀，但它的水化作用是很缓慢或时有停止，而混凝土内部的水分总在向低温方向迁移，露 天搁置时间越长，水分损失越多。因此， 反映在混凝土试件抗压强度上，露天低温放置时间越长其强度损失越大。
      在一定温度范围内，普通混凝土和高性能混凝土的抗压强度比都随养护温度的升高而提高。在相同温度的低温养护时，高性能混凝土的抗压强度比要高于普通混凝土，这是因为高性能混凝土的低水灰比孔隙率低，高性能混凝土受低温影响小的另一个原因是其水溶液中的盐分多降低了水溶液的冰点。试验结果表明，在10℃时，混凝土仍然有不可忽略的强度损失，而这样的工程气候条件却是很普遍的，应引起足够的重视。因此混凝土成型养护过程中，除了保证一定的湿度，对温度也应加强要求。
      3结语
      通过以上分析，可得以下结论：
      (1)混凝土养护是为了抑制混凝土内部水分迁移蒸发，使其水泥的水化作用更充分进行，混凝土抗压强度更大限度发展，而非补充水化用水量。根据试验在混凝土中用于水化的用水(试件在105±5℃温度下烘干)按混凝土拌合水总量计仅占1天6.5%、28天20%、1年33%；
      (2)不同施工环境下新浇混凝土进入养护期时间的迟早对其抗压强度有明显的影响，较晚进入养护比较早进入养护的大；干燥环境较潮湿环境的大；高强度等级混凝土较低强度等级混凝土的大。