養護溫度對混凝土抗壓強度影響的實際研究

張懷平

(江蘇方正工程造價事務所有限公司，江蘇無錫 214000)

1 養護溫度對混凝土的影響

混凝土澆搗密實成型后，逐漸凝結硬化，具有一定的強度和耐久性，這個過程主要是由水泥的水化作用來實現的。水泥的水化作用好壞與快慢與混凝土的環境溫度、濕度及養護效果有密切的關系，尤其是早期養護，如果養護時間短或養護期內不能經常保持在濕潤狀態，混凝土內的水分會迅速蒸發，混凝土表面因干縮而產生裂縫或形成毛細網透氣滲水，使混凝土的抗滲性急劇降低，因此為了保證混凝土有適宜的硬化條件，使其強度不斷增長，必須對混凝土進行養護。混凝土的養護目的:1)創造各種條件使水泥充分水化，加速混凝土硬化:2)防止混凝土成型后暴曬、風吹、寒冷等條件而出現的不正常收縮、裂縫等破損現象。如氣候炎熱、空氣干燥，不及時進行養護，混凝土中水分會蒸發過快，形成脫水現象，會使已形成凝膠體的水泥顆粒不能充分水化，不能轉化為穩定的結晶，缺乏足夠的粘結力，從而會在混凝土表面出現片狀或粉狀脫落。此外，在混凝土尚未具備足夠的強度時，水分過早的蒸發還會產生較大的收縮變形，出現干縮裂紋。凝結的快慢與養護溫度有很大關系，混凝土正常的凝結溫度為15℃～20℃。養護溫度高，凝結快，強度增長也快;養護溫度低，凝結慢，強度增長也慢。早期的高溫養護可對混凝土抗壓強度產生負效應，即高溫養護的混凝土其后期抗壓強度較常溫養護混凝土有較大幅度的下降。降低混凝土的水灰比或摻入硅灰、粉煤灰、礦渣，可以部分消除高溫負效應，高溫負效應的產生與水泥水化程度無關，高溫負效應的產生是由于水化產物不均勻分布引起的。在大體積混凝土中，溫度應力及溫度控制具有重要意義。這主要是由于兩方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出現溫度裂縫，影響到結構的整體性和耐久性。其次，在運轉過程中，溫度變化對結構的應力狀態具有顯著的不容忽視的影響。本文針對日平均溫度在5℃，10℃，20℃，30℃，35℃所澆筑箱梁且按日、月溫度梯度增長對應達到預應力箱梁終張拉強度混凝土齡期和達到配制強度混凝土齡期進行研究。

表1 配料單

適宜的溫濕度條件是相互關聯的，混凝土的保溫措施常常也有保濕的效果。從理論上分析，新澆混凝土中所含水分完全可以滿足水泥水化的要求而有余。但由于蒸發等原因常引起水分損失，從而推遲或妨礙水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到這種不利影響。因此混凝土澆筑后的最初幾天是養護的關鍵時期，在施工中應切實重視起來。

表2 澆筑完成后四天養護溫度記錄

2 冶河特大橋箱梁混凝土質量技術指標

配制強度58.2 MPa，強度標準差5 MPa;采用42.5級普通硅酸鹽水泥，其實測強度44.0 MPa，密度為3.1 g/cm3;中砂表觀密度 2.65 g/cm3，含水率 3.8%;碎石表觀密度為 2.7 g/cm3，含水率0;使用水為地下水;混凝土由機械攪拌和振搗;泵送混凝土，配料單如表1所示。

3 養護

1)標準養護:澆筑后的第二天拆模后的試件立即在溫度為20℃±2℃、相對濕度為95%以上標養室中架上養護，彼此間隔10 mm～20 mm。2)自然養護:現場澆筑試件采用插搗方法，待澆筑箱梁底板結束后放入箱梁內養護，混凝土帶模養護期間，外部溫度較高采取帶模包裹、澆水、噴淋灑水等措施進行保濕、潮濕養護，保證模板接縫處不致失水干燥。環境溫度在5℃～15℃時養護期間采用梁體上部棉氈覆蓋，端頭用塑料布封堵兩側包裹，包覆期間，包覆物應完好無損，彼此搭接完整，內表面應具有凝結水珠，養護期間混凝土的芯部與表層、表層與環境之間的溫差在20℃范圍以內。一般澆筑后的第四天取出測其抗壓強度。澆筑完成后的第四天養護溫度記錄如表2所示。

4 實驗結果與分析

1)測試了同條件養護試件與標準養護試件的抗壓強度值如表3所示。

由表3數據可知齡期相同自然養護溫度不同導致強度不同，齡期不同自然養護溫度不同而強度相同。從表2顯示澆筑的混凝土內部第二天溫度最高，第三天開始降溫，養護溫度影響混凝土的抗壓強度，日平均溫度在5℃，10℃，20℃，30℃，35℃所澆筑箱梁且按日、月溫度梯度增長分別對應達到配制強度齡期為53 d，42 d，33 d，30 d，24 d 左右。

表3 同條件養護試件與標準養護試件的抗壓強度值

2)測試了不同時段內的不同齡期相同配制強度的同條件養護試件抗壓強度值和預應力箱梁終張拉時間如表4所示。

由表4數據可知齡期不同，自然養護溫度不同，而強度相同，齡期4 d基本達到(42.5 MPa)，3#XL，29#XL在澆筑后的第6天達到預應力箱梁初張拉強度，4#XL，5#XL，6#XL，30#XL，7#XL，31#XL，8#XL，32#XL，9#XL是在澆筑后的第5天達到預應力箱梁初張拉強度，而預應力箱梁終張拉強度(51.03 MPa)一般在澆筑后的第14天左右。日平均溫度在5℃，10℃，20℃，30℃，35℃所澆筑箱梁且按日、月溫度梯度增長分別對應達到預應力箱梁終張拉強度齡期為20 d，16 d，15 d，14 d，13 d左右。即在同樣施工任務下北方工期要比南方多些天完成。

表4 不同時段內的不同齡期相同配制強度的同條件養護試件抗壓強度

5 改善溫度措施

混凝土澆筑后初期階段的養護非常重要，混凝土終凝后應立即進行養護，干硬性混凝土應于澆筑完畢后立即進行養護。混凝土養護期間，應重點加強混凝土的濕度和溫度控制，盡量減少表面混凝土的暴露時間，及時對混凝土暴露面進行緊密覆蓋(可采用篷布、塑料布等進行覆蓋)，防止表面水分蒸發。

從溫度應力觀點出發，保溫應達到下述要求:

1)防止混凝土內外溫度差及混凝土表面梯度，防止表面裂縫。2)防止混凝土超冷，應該盡量設法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩定溫度。

控制溫度的措施如下:

1)采用改善骨料級配，摻混合料，加引氣劑或塑化劑等措施以減少混凝土中的水泥用量;2)拌合混凝土時加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;3)規定合理的拆模時間，氣溫驟降時進行表面保溫，以免混凝土表面發生急劇的溫度梯度;4)施工中長期暴露的混凝土澆筑塊表面或薄壁結構，在寒冷季節采取保溫措施。

6 結語

從實踐情況看，掌握養護溫度有利于控制混凝土強度，縮短工期，同時又能保證混凝土達到配制強度。