“類干熱”養護法快速推定預拌混凝土強度的試驗探索

董恒瑞，向川，林宗浩

（重慶建工新型建材有限公司，重慶401122）

“類干熱”養護法快速推定預拌混凝土強度的試驗探索

董恒瑞，向川，林宗浩

（重慶建工新型建材有限公司，重慶401122）

該文結合混凝土攪拌站“人、機、料、法、環”五因素現狀，在干熱養護和濕熱養護基礎上探索一種新的養護方式——“類干熱”養護，試驗結果表明采用“類干熱”養護法可快速推定混凝土強度，為預拌混凝土生產質量控制環節提供良好手段。

“類干熱”養護；混凝土強度；預拌混凝土；混凝土養護法

0　引言

混凝土作為最大宗的建筑材料，被廣泛應用于各類工程中，工程質量的好壞受到混凝土強度的直接影響。通常判定混凝土強度的依據是標準養護28d齡期強度，由于養護周期較長，使得混凝土質量情況難以及時掌握，工程上難以做到未雨綢繆。預拌混凝土作為混凝土行業的半成品，快速評判預拌混凝土的強度一直是未被充分重視的質量控制措施，快速準確地預測混凝土的強度可以有效控制混凝土產品的質量，降低行業風險。因此，研究快速推定混凝土強度的方法十分必要。

混凝土攪拌站試驗室由于試驗條件有限，一般采用濕熱養護或者干熱養護方法快速推定混凝土強度。濕熱養護以高濕空氣作為介質快速加熱促進水化產物結構的形成，但濕熱膨脹易對混凝土體積有破壞作用［1］。因此，該種養護方法一般需要嚴格限制升溫速率抑制混凝土早期濕脹破壞，難以大幅度縮短養護周期，又無法顯著減小混凝土的殘余變形。干熱養護比濕熱養護對試件體積尺寸的破壞作用小，但干熱養護過程中混凝土始終處在低濕介質中，存在混凝土失水過多、水泥水化不充分、后期強度損失較大的問題［2］。

本文綜合比較干熱和濕熱的優缺點，在充分考慮預拌混凝土攪拌站的試驗能力和實驗室條件的基礎上，依據《混凝土結構工程施工質量驗收規范》中“℃·d”這一關鍵詞的理論基礎，提出利用電熱烘箱這一穩定熱源，對試件采取覆膜密封方式進行干熱養護（下稱“類干熱”），該干熱養護方式可最大限度保證混凝土內部水分不流失，兼具干熱和濕熱的優點，可一定養護制度下實現混凝土強度的快速增長，準確預測預拌混凝土的28d強度。

1　“類干熱”脫模覆膜養護

在重慶建工新材攪拌站隨機選取C30混凝土，進行“類干熱”脫模覆膜快速養護，試驗主要步驟：混凝土試件成型-脫模-覆膜-“類干熱”養護-強度測定。

其中“類干熱”養護制度為：升溫速率25～30℃/h，恒溫溫度85℃，養護時間視試驗情況定，隨箱自然降溫。

圖1　“類干熱”脫模覆膜養護混凝土強度

圖2　標準養護混凝土強度

由圖1、圖2可知：在恒溫85℃、4h條件下“類干熱”帶模養護的混凝土強度為14.9MPa，約相當于標準養護2d齡期強度14.0MPa，“類干熱”養護6h的混凝土強度為17.3MPa，約相等于標準養護3d齡期強度17.0MPa；隨著“類干熱”養護時間的延長，混凝土強度增長出現倒縮，這是由于混凝土在快速養護時已具有一定強度，在“類干熱”養護過程中隨著時間的延長，混凝土強度受到部分熱脹影響。

按照阿仁尼烏斯公式m=0.273+0.0224T+0.000706T2的推算，在85℃條件下恒溫養護4h和6h，混凝土試件強度增長值應分別相當于標準養護29h和44h齡期的試塊強度，對比試驗結果可知在該快速養護下的混凝土強度增長與理論計算基本一致，說明“類干熱”養護方式是可取的。

該試驗中試件強度僅僅達到28d齡期強度的43%～50%，這一結果還難以直觀準確預測混凝土28d強度。為進一步縮短快速養護周期，混凝土“類干熱”養護試驗采取帶模養護方式，即試件成型后立刻覆膜并放入烘箱中養護，并延長恒溫養護時間以期提高混凝土強度增長幅度。

2　“類干熱”帶模覆膜養護

2.1不同試模材質對“類干熱”養護的影響

采用100×100×100mm工程塑料試模和100×100×100mm鑄鐵試模同時成型，混凝土配合比見表1

表1　試驗用混凝土配合比

水泥：小南海P.O42.5R；外加劑：三圣建材ZY聚羧酸系高性能減水劑；石粉：白云石磨細石粉。

混凝土覆膜后立即放入電熱烘箱中養護，見圖3。“類干熱”養護制度：升溫速率25℃/h，升溫時間2.5h，恒溫溫度85℃，降溫時間1h。

圖3　帶模養護試件（左：工程塑料試模，右：鑄鐵試模）

經不同恒溫時間養護后，混凝土強度發展趨勢見圖4。

圖4　不同養護條件下混凝土強度

對比圖4的試驗結果可知：利用塑料試模進行帶模“類干熱”養護時，混凝土強度增長較慢，且增速明顯低于鑄鐵試模帶模養護，塑模快速養護24h時的強度僅為標準養護2d強度；快速養護至72h時的強度也僅是17.1MPa，該種條件下養護時混凝土強度發展主要集中在前24h，后期強度基本無增長，說明利用塑模帶模“類干熱”法養護后混凝土強度損傷較大；雖然塑模條件下混凝土成型被薄膜密封養護，但試件表面水分蒸發留下較多氣孔，試件內部呈現干白色，可供水化的水分不足，影響后期水化進程；另外試驗過程中出現塑料試模與試件的熱膨脹率明顯不一致的情況，塑料試模膨脹后對混凝土試件產生限位應力，試模對尚未形成強度的試件產生破壞。試驗后有的試件因試模的降溫收縮量大而無法脫模，塑模在烘箱中持續吸熱可能導致試件養護溫度超過90℃破壞水泥的水化產物的穩定性，影響膠結強度。

采用鑄鐵試模帶模“類干熱”養護24h后試件強度為27.6MPa，相當于混凝土標準養護7d強度，快速“類干熱”養護72h后試件強度為33.0MPa，相當于標準養護28d強度，鑄鐵試模帶模養護可以較準確地預測混凝土28d強度。

2.2“類干熱”養護溫度對帶模養護試件強度的影響

為進一步驗證不同“類干熱”養護溫度對帶模試件強度發展的影響，同時考慮到盡可能縮短養護周期時間，選取75℃、85℃、95℃的恒溫溫度對試件進行快速養護。

隨機選取攪拌站點摻合料為石粉的C30、C40混凝土，養護制度：升溫速率25℃/h，升溫至設定溫度，自然降溫。試驗結果見圖5、圖6。

圖5　不同溫度下C30混凝土強度發展趨勢

圖6　不同溫度下C40混凝土強度發展趨勢

試驗結果顯示：C30和C40混凝土在帶模“類干熱”養護下，強度均可較快增長；不同的恒溫養護溫度對強度發展趨勢影響較大，其中85℃時強度增長最快，95℃時強度增長緩慢甚至倒縮，分析比較認為在“類干熱”養護時存在最佳的恒溫養護溫度，低于最佳溫度85℃時混凝土強度增長緩慢但仍可以持續增長，高于85℃時，膠材水化進程加快并生成較多不均勻水化產物，對混凝土強度造成損傷，后期增長緩慢甚至倒縮［3］。

比較試件斷面（見圖7、圖8）可知：95℃養護時混凝土內部視空隙率明顯偏高，該溫度條件下“類干熱”養護一部分水將轉化為汽，從而加劇膨脹作用，而且由于孔內壓力的增加，還會引起內部產生微細裂紋［4］。

圖7　類干熱85℃養護混凝土斷面形貌

圖8　類干熱95℃養護混凝土斷面形貌

3　結論

“類干熱”養護既可消弱濕熱養護對混凝土體積濕熱膨脹的危害又可減弱干熱養護條件下對混凝土水分的過度蒸發，“類干熱”養護方式可以較好地實現混凝土強度的快速增長。

在“類干熱”養護制度下，采用鑄鐵試模帶模養護可以縮短強度推定周期；

“類干熱”養護存在最佳恒溫養護溫度，低于最佳溫度時將延長推定周期，高于最佳溫度時，混凝土后期強度發展受損。

［1］遲培云，張鈺成，楊玉武.混凝土干—濕熱法養護的機理研究［J］.混凝土與水泥制品，2001（3）：11-14．

［2］龐強特.關于混凝土干熱養護機理的討論（一）［J］.混凝土及建筑構件，1979（5）：6-11．

［3］ZákoutskyJ，Tydlitát V，ErnyR．Effect of temperature on the early-stage hydrationcharacteristics of Portland cement：A large-volume calorimetricstudy［J］．Construction and Building Materials，2012，36：969-976．

［4］張文華，張云升.高溫養護條件下現代混凝土水化、硬化及微結構形成機理研究進展［J］.硅酸鹽通報，2015，35（1）：150-154.

責任編輯：孫蘇，李紅

Experimental Exploration of“Similar Dry-hot”Curing Method for Fast Judging Pre-mixed Concrete Strength

Combined with the current situation of the five factors of"human，machine，material，method and phrase"in concrete batching plant，this paper explores a new curing method based on dry-hot and humid curing--"similar dry-hot"curing.The study shows that"similar dry-hot"curing can quickly judge concrete strength，offering a good means for the quality controlling of pre-mixed concrete.

“similar dry-hot”curing；concrete strength；pre-mixed concrete；concrete curing

TU528.52

A

1671-9107（2016）09-0060-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2016.09.060

2016-05-18

董恒瑞（1988-），男，河南商丘人，本科，助理工程師，主要從事混凝土技術與管理。