不同養護方式的混凝土強度發展規律探討

張 濤，蘭英靜，王 楠

(1．神華新準鐵路公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000;2．包頭市鋼鹿建筑材料有限責任公司，內蒙古 包頭 014010;3．上海現代建筑設計(集團)有限公司 安徽分公司，安徽 合肥 230000)

不同養護方式的混凝土強度發展規律探討

張 濤1，蘭英靜2，王 楠3

(1．神華新準鐵路公司，內蒙古 鄂爾多斯 017000;2．包頭市鋼鹿建筑材料有限責任公司，內蒙古 包頭 014010;3．上海現代建筑設計(集團)有限公司 安徽分公司，安徽 合肥 230000)

在標準養護、沸煮養護和烘制養護3種養護方式下，分別加入粉煤灰和礦渣粉，分析混凝土強度發展規律，從而判斷混凝土達到標準養護28 d強度時的最佳沸煮或烘制養護時間。結果表明：標準養護時，摻粉煤灰混凝土的后期強度增長最大，其次是摻礦渣粉的混凝土，再次是基準混凝土;標準養護3 d后，沸煮養護48 h或烘制養護16～24 h與標準養護28 d強度接近;標準養護7 d后，沸煮或烘制養護24 h強度超過標準養護28 d強度;沸煮或烘制養護能快速激發水泥、粉煤灰和礦渣粉的潛在活性，使混凝土快速達到標準養護28 d強度;為達到標準養護28 d強度，隨著粉煤灰、礦渣粉摻量的增加，所需沸煮或烘制時間減少;烘制養護混凝土的強度略高于沸煮養護混凝土。

標準養護 沸煮養護 烘制養護 混凝土強度

在鐵路工程中混凝土強度是混凝土質量控制的核心內容，是結構設計和施工的重要依據，而規范中規定混凝土抗壓強度需標準養護至28 d時測得。顯然取得強度值需要較長時間，對于工期緊的工程，不能及時預測混凝土的質量狀況，也不能及時調整混凝土配合比進行質量控制，這給鐵路工程質量管理帶來諸多問題［1-3］。如果能提前預測和判定混凝土的強度，那么這些問題就迎刃而解。

加速養護一般是通過提高混凝土的養護溫度來激發膠凝材料的活性，促進水化進程，使混凝土強度在短時間內快速提高［4］。加速養護的時間、溫度、方式決定了最終的混凝土強度。本文分析標準養護、沸煮養護和烘制養護3種養護方式下加入粉煤灰、礦渣粉后混凝土強度發展規律，從而判斷混凝土達到標準養護28 d強度時的最佳沸煮或烘制養護時間。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

1)水泥:冀東P．O 42.5，標準稠度用水量26.7%，28 d抗壓強度為54.8 MPa，其余各項指標符合 GB 175—2007要求。

2)砂:中砂，含泥量2.8%，細度模數2.64。

3)石子:碎石，直徑5.0～31.5 mm，連續級配，其余各項指標符合JGJ 52—2006要求。

4)粉煤灰:包頭達旗電廠Ⅱ級灰，指標符合 GB 1596—2005要求。

5)礦渣粉:包頭宏偉公司 S75級礦渣粉，指標符合GB 18046—2008要求。

6)水:普通自來水，符合JGJ 63—2006要求。

7)泵送劑:包頭鋼鹿建材公司B3泵送劑，減水率25%，指標符合GB 8076—2008。

1.2 試驗方法

1.2.1 混凝土配合比

隨著混凝土技術的發展，各種摻合料和外加劑大量使用，為適應市場需要，本文研究的混凝土中摻入了粉煤灰、礦渣粉和高效減水劑。混凝土設計強度等級為C30，試驗配合比及拌合物坍落度如表1所示。

1.2.2 養護方法

1)標準養護:自然養護24 h脫模后將試件放入溫度(20±2)℃、相對濕度95%的養護室中養護。

2)沸煮養護:由于早期高溫養護影響混凝土后期抗壓強度，因此本文將試塊分別標準養護3 d，7 d后進行沸煮養護，0.5 h±5 min加溫至沸騰(96℃)，沸煮8 h，16 h，24 h，48 h 時取出試塊，冷卻至室溫后再進行抗壓試驗。

3)烘制養護:將試塊分別標養3 d，7 d后用塑料袋包裹密封后放入烘箱中，0.5 h±5 min溫度升高至96 ℃，烘養 8 h，16 h，24 h，48 h 時取出試塊，冷卻至室溫后進行抗壓試驗。

表1 混凝土配合比

2 試驗結果與討論

2.1 混凝土標準養護試驗

混凝土的強度測定以標準養護強度為依據，表2為混凝土標準養護強度。

表2 混凝土標準養護強度 MPa

由表2可見:

1)標準養護時摻入粉煤灰、礦渣粉的混凝土3 d，7 d強度比基準混凝土低，28 d時摻10%粉煤灰的混凝土與基準混凝土強度接近，摻10%礦渣粉的稍高，90 d時摻20%粉煤灰、礦渣粉的強度與基準混凝土持平;摻30%摻合料的混凝土強度低于基準混凝土。

2)摻粉煤灰混凝土的后期強度增長最大，其次是摻礦渣粉的混凝土，再次是基準混凝土。這主要是由于粉煤灰和礦渣粉不能與水直接發生水化作用，只能在水泥水化產物氫氧化鈣的激發下進行水化，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣填充在水泥水化產物與水化硅酸鈣之間的孔隙中［5］。因此摻入粉煤灰、礦渣粉的混凝土早期強度較低，摻量適宜時可以提高后期強度。若粉煤灰、礦渣粉摻量過多，水泥水化作用所產生的氫氧化鈣太少，粉煤灰的活性得不到充分發揮，混凝土后期強度也得不到提高。

2.2 混凝土沸煮養護試驗

混凝土沸煮養護試驗結果如表3和表4所示。

表3 混凝土標養3 d后沸煮養護強度 MPa

表4 混凝土標養7 d后沸煮養護強度 MPa

由表3和表4可以看出:

1)標準養護3 d后沸煮0～16 h強度增長較快，沸煮24～48 h強度增長緩慢;標準養護7 d后沸煮養護強度增長較為緩慢。

2)基準混凝土標準養護3 d后沸煮48 h的強度接近標準養護28 d強度;標準養護7 d后沸煮24 h的強度超過標準養護28 d強度。

3)為達到混凝土標準養護28 d強度，隨著粉煤灰、礦渣粉摻量增加，所需沸煮時間減少。這是由于水泥水化作用是混凝土強度提高的主要原因，周圍環境溫度對水泥水化作用有顯著影響，溫度升高，水化反應加速，混凝土強度快速發展。在水化初期，僅僅是水泥的水化反應，隨著齡期的延長，礦渣粉及粉煤灰開始發生二次水化反應，消耗大量水泥水化生成的氫氧化鈣，促進水泥水化反應的進行，又促進了礦物摻合料的火山灰反應，礦物摻合料的反應隨著水化程度增加而增加，所以沸煮養護促進了礦物摻合料的反應程度［6-8］。

2.3 混凝土烘制養護試驗

混凝土烘制養護試驗結果如表5和表6所示。

表5 混凝土標養3 d后烘制養護強度 MPa

表6 混凝土標養7 d后烘制養護強度 MPa

混凝土烘制養護的強度變化規律與沸煮養護基本相同。由表5、表6可見:

1)混凝土烘制時間在0～16 h時強度迅速增長，在24～48 h時強度增長緩慢。

2)為達到標準養護28 d的強度，隨著粉煤灰、礦渣粉摻量的增加，所需烘制時間減少。

3)標準養護3 d后烘制養護16～24 h與標準養護28 d強度接近;標準養護7 d后烘制24 h強度超過標準養護28 d強度，與標準養護56 d強度接近。原因在于烘制養護加速了水化作用，能快速提高混凝土強度，因而能較快達到標準養護28 d的強度。

對照沸煮養護試驗結果可知，同樣養護條件下，烘制養護混凝土強度略高于沸煮養護混凝土強度，這可能是因為沸煮時在水壓作用下試塊中滲入水分，水分所占孔隙不能閉合，而烘制養護隨著水化反應的進行毛細孔逐漸閉合，使得混凝土結構更密實，從而提高混凝土強度。

3 結論

1)標準養護時，摻粉煤灰混凝土的后期強度增長最大，其次是摻礦渣粉的混凝土，再次是基準混凝土。

2)標準養護3 d后沸煮養護48 h或烘制養護16～24 h與標準養護28 d強度接近;標準養護7 d后沸煮或烘制養護24 h強度超過標準養護28 d強度。

3)沸煮或烘制養護能快速激發水泥、粉煤灰和礦渣粉的潛在活性，使混凝土快速達到標準養護28 d的強度。

4)為達到標準養護28 d的強度，隨著粉煤灰、礦渣粉摻量的增加，所需沸煮、烘制時間減少。

5)烘制養護混凝土的強度略高于沸煮養護混凝土。

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TU528．45

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．09．41

1003-1995(2013)09-0131-03

2013-01-30;

2013-07-06

張濤(1970— )，女，山東榮成人，高級工程師，碩士。

(責任審編 李 樂)