早期养护对现代混凝土的重要意义

早期养护对现代混凝土的重要意义

【摘要】通过早期养护对混凝土强度、.抗裂性、.碳化性能、.混凝土路面（地面）表层强度、.夏（冬）期混凝土性能的影响及工程实践经验分析，充分说明早期养护对现代多组分混凝土性能实现的重要性。提出了针对不同环境、.不同温度及具体工程情况需采取的早期养护措施，对进一步提高工程质量、.避免或减少质量缺陷具有非常重要的现实意义。

前言

      混凝土性能的变化与周围环境有着很大的关系，好的环境可以促进混凝土性能的发展，使其更好地服务于结构。恶劣的环境也可以使混凝土性能劣化，影响整个工程的质量。随着商品混凝土的蓬勃发展，现代混凝土已不是过去砂子.石子.水泥的简单组合，在混凝土生产中大多掺加了矿粉.粉煤灰及具有各种功能的外加剂，这些材料的加入都必须为其创造一个适宜的环境，才能使各种材料组合发挥出最佳性能。

      因此，混凝土浇筑完毕后 ，需要在一定时期内保持适当的温度和足够的湿度，以满足混泥土的良好硬化条件。为满足这种硬化条件所采取的措施，称为混凝土的养护。温度.湿度及养护延续的时间是混凝土养护的三大要素。混凝土性能早期变化较快，后期逐步平稳，这是混凝土性能依时间变化的一个基本规律。因此，早期养护对保证混凝土性能的实现有着特别重要的作用。

      然而，长期以来，养护的重要性并没有引起施工及监理人员的足够重视。由于受技术水平、质量意识及盲目的超赶进度等原因的影响，混凝土得不到科学、充分的养护。结果造成混凝土结构出现裂缝、强度低、耐久性差等质量问题。使混凝土不能发挥其应有的性能

本文从五个方面就早期养护对现代混凝土的重要性进行分析。

1  对混凝土抗压强度的影响

      为了分析养护条件对混凝土强度的影响，我们分别选用C20、C25、C30、C40四种强度等级混凝土（均掺加了25%矿粉、15%粉煤灰）制作150mm×150mm×150mm的试块。  

      混凝土试块成型后如不采取任何养护措施，其28d抗压强度可损失25℅以上，且对低强度等级混凝土影响更大。这主要因为混凝土中掺加了较多的矿粉、粉煤灰，混凝土强度增长缓慢，而低强度等级混凝土早期强度更低，混凝土密实度不够，这时混凝土如得不到保湿养护，内部水分更易散失，影响其水化反应，从而使强度大大降低。

      如能保证7d标准养护，则混凝土28d抗压强度基本能达到标准养护的90℅左右，且越早期的养护对混凝土影响越大。

      在不能充分养护的情况下，对混凝土试块的影响比对混凝土结构物的影响要大。工程结构物实体体量一般都大，内部混凝土强度下降要小于试块的，但对表层混凝土及对一些薄壁结构影响仍较大。

2 对混凝土抗裂性能的影响

      在自然环境下，混凝土将产生一些体积变形，当内外混凝土体积变形不一致时，混凝土有可能产生开裂。混凝土的开裂与否取决于内外变形差异的大小与混凝土的抗裂能力。如果前者大于后者，混凝土将出现开裂，如果后者大于前者，混凝土则不开裂。要提高混凝土的这种早期抵抗能力，对混凝土进行较好的早期养护是十分重要的。大多数的混凝土开裂都发生在塑性收缩阶段，水泥水化引起混凝土体积收缩，由于失水后得不到及时保湿养护而使混凝土产生开裂。

      最典型的就是在干燥、高温季节现浇混凝土楼板的开裂问题，每年的春季由于干燥、风大，是现浇楼板裂缝的多发季节。裂缝的形式主要有两种，一种是表面不规则的浅表性裂缝，这种裂缝是在混凝土初凝后，水化速度加快，混凝土得不到及时的保湿养护，由于失水而产生收缩裂缝，这与混凝土的砂率、水灰比、坍落度等关系不大。另一种裂缝则是贯穿至板底的深度裂缝，混凝土初凝后开始出现裂缝，施工人员就对出现的裂缝实施拍打、抹压，这时混凝土未终凝，正是强度发展最快、最脆弱的时候，由于施工人员的踩踏，混凝土受到内部钢筋的剪切作用而出现顺筋裂缝。形成贯穿性裂缝的另一种原因就是为了抢进度，过早往板面上堆放架管、钢筋、砖等物体，同样是在混凝土强度发展最脆弱的时候，在荷载作用下使混凝土受到内部钢筋的剪切作用而出现顺筋裂缝。过早的荷载造成混凝土结构受损，再长的养护期也不能弥补早期的结构损伤。这种顺筋贯穿性裂缝不仅造成板面渗水，而且可导致内部钢筋的诱蚀，最终将对混凝土耐久性造成严重影响。

      这两年裂缝解决的最好办法，就是保证混凝土振捣、抹面完成后，确保初凝前在混凝土板面上覆盖一层塑料薄膜保湿养护，最好是边抹面边覆盖（见图1）,在混凝土强度未达到1.2MPa(春季一般30h,夏季一般20h，冬季一般48h以上），确保混凝土板面不上人及堆放物体，使混凝土能有足够时间产生抵抗混凝土变形的早期强度。近几年由于我们积极与客户交流、沟通以及监理、施工人员认识的提高，现浇混凝土楼板施工采取以上早期保湿养护措施后已基本解决了裂缝问题。

      另外还有两种容易产生结构裂缝的情况与混凝土早期养护不当具有直接关系。一种是大体积混凝土浇筑时随着厚度的增加，水泥水化速度加快，内外温差加大，混凝土初凝时间提前，这时应确保在混凝土初凝前即覆盖一层塑料薄膜保湿及覆盖棉毯保温（保温的目的是为了使混凝土内部温度平稳散发）养护，保证混凝土不因失水过快及温差过大而产生裂缝。另一种容易产生裂缝的部位是较长的连续墙体，施工单位为了减少模板运转周期，混凝土浇筑后不到30小时模板就拆除了，混凝土表面得不到及时、充分的湿养护，混凝土早期收缩过大而产生裂缝。混凝土墙体不宜过早拆模，早期有模板附着在混凝土表面可起到保湿作用。根据气温情况一般混凝土浇筑2～3天后拆模，拆模后立即涂刷养护剂或挂棉毯浇水养护（冬季不可浇水）。

      以上所述新浇筑混凝土的这些特点导致了混凝土容易变形、产生内应力，而引起开裂。混凝土浇筑后，要防止混凝土表面受环境影响（如风吹、暴晒、气温骤降等）而引起激烈变化，及时养护就是为混凝土提供一个良好的环境，使混凝土能够进行正常的水化反应，产生早期强度，以提高混凝土抵抗各种变形的能力，防止或减少因早期干燥收缩而产生开裂。

3 对“双掺”混凝土路面（地面）表层强度的影响

     随着商品混凝土的发展，现在大、中城市中混凝土路面（地面）工程，基本上由现场搅拌改用商品混凝土来浇筑。商品混凝土由于采用罐车运输的特点，坍落度比现场搅拌生产的混凝土要大，且混凝土中一般掺加矿粉、粉煤灰。这种情况下，要避免由于混凝土路面（地面）面层强度降低而造成起砂、起粉现象，在商品混凝土满足强度要求的前提下，更要重视混凝土的施工及养护过程控制。                                                         针对此类问题，我们进行了大量的工程跟踪检查。  通过分析我们认为主要从以下三个方面控制，可很好地解决混凝土路面（地面）起砂、起粉现象。

    （1） 严格控制混凝土坍落度在80±20mm范围。

    （2） 混凝土路面的抹面：第一步先找平抹平，待混凝土表面无泌水时（最好采用真空吸水工艺），先用带有浮动圆盘的重型抹面机粗抹一遍，将混凝土表面浮浆抹进混凝土内，然后用带有震动圆盘的轻型抹面机或人工细抹一遍，最后人工压光抹平。采用抹面机抹平及人工抹面压光过程中严禁在混凝土路面上洒水。

    （3） 混凝土路面（地面）养护。混凝土地面面层一般采用拉毛、压痕或刻痕成型。混凝土地面压光成型、混凝土路面拉毛或压痕后应随即覆盖一层塑料薄膜，塑料薄膜覆盖养护3天内应禁止人员行走，使混凝土面层得到最早期的保湿养护，后期应浇水养护至14天。这对提高混凝土面层强度可起到至关重要的作用。路面（地面）浇筑施工早期不宜采用浇水养护，由于商品混凝土大都掺加了矿粉、粉煤灰，混凝土早期强度增长缓慢，如采用浇水养护，过早由于混凝土表面强度低，面层易被水浸泡剥落，而等到面层具有一定强度再浇水养护，这时由于早期失养，混凝土表面强度将会大大降低，这在干燥、高温季节将更为严重。在冬季施工，如混凝土路面（地面）不能保证早期保温养护，混凝土路面受冻，都可造成混凝土路面起砂、起粉现象。

      从以上分析的三个方面控制措施看，前两方面措施与养护无关，且是很关键的，但混凝土路面的早期养护对避免混凝土路面（地面）起砂、起粉现象也是至关重要的，必须认真做好的

4 对混凝土碳化的影响

      通常情况下，混凝土空隙中充满了由于水泥水化反应产生的Ca(OH)2饱和溶液，其碱度很高，PH值在11以上。这种碱性介质对钢筋有良好的保护作用，使钢筋表面沉积一层致密的、难溶的Fe2O3、Fe3O4和Fe(OH)2薄膜，称为钝化膜，它可保护钢筋不被腐蚀。而当空气中的CO2 与混凝土中的Ca(OH)2反应，生成中性的CaCO3后，混凝土即碳化。碳化后的混凝土PH值降低，对钢筋的保护作用减弱。

      影响混凝土碳化速度的因素很多，但主要还是混凝土的密实度，即抗渗性能，它影响CO2在混凝土内的扩散速度。混凝土越密实，外界气体只能作用于混凝土表面而向内部渗透比较困难，混凝土碳化速度就会非常缓慢。

      随着混凝土技术的进步，大量矿粉、粉煤灰掺加到混凝土中，不仅使大量工业废料得到利用，同时改善了混凝土的许多性能。但随着大量掺合料的掺入，混凝土的碱度下降，将使混凝土碳化速度加快。

      在大量的工程实体回弹检测中发现，同期采用相同混凝土浇筑的柱与墙体部位，柱拆模后及时缠裹一层塑料薄膜保湿养护，其60d碳化深度一般在1.5mm以内；而墙体部位拆模后不采取任何养护措施，或养护不及时、时间过少，其60d碳化深度大都会超过3.0mm,且混凝土强度等级越低，碳化越严重，碳化深度可高达5.0mm以上，其实质还是混凝土表面强度、密实度低所引起的。混凝土碳化过快，碳化深度过大不仅严重影响混凝土对钢筋的保护作用，也使采用回弹法检测混凝土强度的准确性大大降低。

      采取及时养护的混凝土表层强度高，而不养护的结构部位，表层强度低，用磨石可很轻松地将混凝土打磨掉，混凝土表面粉化现象严重。这些部位混凝土碳化速度都快，这与混凝土早期养护不足具有直接的关系。

5 对夏、冬期浇筑混凝土性能的影响

     （1）  夏季气温高，混凝土早期强度增长快，同时混凝土中的水   蒸发速度也快，大量水分的蒸发将会影响胶凝材料的水化，从而影响混凝土最终强度及各种性能的发展。大量水分很快失去，不仅产生较大的干缩变形，且在混凝土强度不高的情况下发生，极易造成混凝土的开裂。因此夏季混凝土浇筑施工尤其要注意早期保湿养护，切不可使混凝土暴晒失水，这将对混凝土的强度及各项性能造成无法挽回的损失。根据不同部位混凝土浇筑后应及时采取覆盖塑料薄膜、喷刷养生液或覆盖棉毯、草帘反复洒水 保湿养护。

     （2） 冬季混凝土浇筑施工，保湿已不是主要问题，关键是混凝土浇筑完毕后早期的保温养护。据有关资料介绍，混凝土成型后立即受冻，其强度损失率高达30℅～70℅，水灰比越大，强度损失率越高。受冻前标准养护时间越长，强度损失越小。因此，《建筑工程冬期施工规程》对冬期浇筑的混凝土受冻前应具有的最低强度—临界强度作了规定。

      普通混凝土采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制时，临界强度应为设计标准值的30℅；采用矿渣硅酸盐水泥配制的混凝土，应为设计值的40℅.掺用防冻剂的混凝土，当室外最低气温不低于-15℃时不得小于4MPa,当室外最低气温不低于-30℃时不得小于5MPa。

      因此，严冬季节混凝土浇筑后应及时采取可靠有效的保温措施，使混凝土受冻前得到很好的预养，尽快达到临界强度，才可使混凝土免受冻害。

      现场施工人员有一种不正确的认识，就是冬期混凝土生产已掺加防冻剂，不必再覆盖或不必及时覆盖，这是极其错误的。如上所述《冬施规程》规定，即使已掺加防冻剂的混凝土，也要采取预养措施，覆盖保温，使混凝土达到临界强度后才可免受冻害。况且受混凝土价格及成本因素的影响，有的混凝土生产企业防冻剂往往达不到有效掺量或者采用劣质防冻剂。混凝土遭受冻害后，内部将产生微裂纹，集料界面出现松动，混凝土与钢筋的粘结力、抗渗性、抗冻性等耐久性指标均下降。

      一般来说，日最低气温-5℃以上，混凝土中掺加早强剂后，采取一般的覆盖保温措施后，混凝土遭受冻害的可能性较小。但当日最低气温在-5℃以下时，除混凝土生产严格足量掺加防冻剂、采用热水搅拌外，混凝土浇筑后必须及时采取有效的保温防护措施，才可避免混凝土遭受冻害。如现浇板、路面（地面）等混凝土裸露部位应在浇筑振捣、抹压后立即覆盖一层塑料薄膜及多层棉毡，柱、墙部位在混凝土浇筑前，将棉毡等保温材料缠裹在模板外面等，这些措施都是非常必要和有效的。

6  结论

      随着现代商品混凝土及绿色高性能混凝土的发展，混凝土中材料越来越多样化，混凝土配制、生产技术越来越复杂，同时对混凝土的早期养护提出了更高的要求。

      通过以上五个方面早期养护对混凝土各项性能的影响分析，使我们认识到许多质量缺陷甚至质量事故是由于混凝土浇筑后没有得到及时、有效的早期养护造成的。配制、生产的混凝土自身质量固然重要，但仅有建筑成型良好的混凝土，而不能给予混凝土科学、有效的养护，特别是早期养护，则混凝土也不能发挥它应有的性能。

      评论：1、在冬期浇筑混凝土时，如果掺加了合格的防冻剂后，当日最低气温不低于防冻剂所规定的最低温度限值时，可以只苫盖塑料薄膜而不采取保温措施也能保证混凝土的强度，当然要同时做好保温会提高混凝土的早期强度，具有更好的防冻效果。当环境温度低于防冻剂所规定的最低限值时，新浇筑的混凝土必须具有《冬施规程》所规定的防冻临界强度才可免遭低于防冻剂规定的最低温度的冻害。

      此处的“临界强度”应叫作“防冻临界强度”，而不能叫作“受冻临界强度”。