冬期養護方法對混凝土豎向結構實體強度的影響

漢生，郝挺宇，文俊強，韓宇棟，鄒振華，葉朝衛

（1. 北京正華混凝土有限責任公司，北京 100076，2. 中冶建筑研究總院有限公司，北京 100088）

冬期養護方法對混凝土豎向結構實體強度的影響

（1. 北京正華混凝土有限責任公司，北京 100076，2. 中冶建筑研究總院有限公司，北京 100088）

本文研究使用不同養護方法對冬季施工的 C40 混凝土試驗墻體進行現場養護，對比了不同方法對混凝土結構實體強度的影響，結果表明諸多養護方法中最優養護為“薄膜＋棉氈覆蓋”，其強度值比完全不養護的強度高 16%～20%。

養護方法；混凝土豎向結構；實體強度

0 引言

混凝土結構的早期養護方式對其強度增長有著至關重要的影響。膠凝材料只有水化到一定程度才能形成有利于混凝土強度和耐久性的組成與結構。一定的溫度和濕度條件是水泥水化硬化及強度增長的重要保證[1]。當原材料一定，材料配合比相同，施工方法一致時，混凝土的性能就取決于養護條件的好壞。抗壓強度是混凝土各項性能指標的綜合反映，也是建筑工程質量監督中最普遍最重要的檢測項目。長期以來，由于對建設速度與建設成本的片面追求，施工規范得不到很好的重視與執行，造成混凝土工程質量達不到設計要求（如強度低、碳化嚴重等），或者在養護條件不能很好保證下為了達到混凝土的強度性能而大幅度增加混凝土中的水泥用量或提高混凝土的強度等級，造成資源能源大量消耗[2]。這些做法一方面不符合混凝土材料技術進步的要求，另一方面也增加了成本，且與全球節能減排的時代要求不相稱。尤其是商品混凝土普遍應用后，若不注重施工養護技術的配合，混凝土工程出現強度低、強度發展慢及耐久性差的問題將更加突出[3]。

1 試驗

為了闡述不同養護條件對同條件下配制的、同工作性能、同強度等級的混凝土抗壓強度的影響，揭示早期養護對混凝土強度增長的重要性，本文對冬季施工不同養護方式的C40 混凝土剪力墻試驗墻體，以及同條件下養護試塊和標準養護試塊進行對比試驗研究。

1.1 原材料

（1）水泥：采用河北唐山燕東水泥廠生產的 P·O42.5 普通硅酸鹽水泥；

（2）粉煤灰：采用北京誠興泰建筑材料公司生產的Ⅰ級粉煤灰；

（3）礦粉：采用唐山市豐潤區宏景建材加工有限公司生產的 S95 級礦粉；

（4）砂：采用淶水縣興旺砂石料廠生產的規格為Ⅱ區的中砂；

（5）碎石：采用淶水縣興旺砂石料廠生產的 5～25mm規格連續級配碎石；

（6）外加劑：采用北京鈺仕興建材有限公司生產的PAD-3 型防凍型減水劑；

（7）水：自來水。

1.2 混凝土配合比

本試驗研究中冬施混凝土剪力墻試驗墻體所用混凝土強度等級為 C40。混凝土配合比如表1 所示，拌合物性能如表2所示。

表1 混凝土配合比 kg/m3

表2 混凝土拌合物性能

1.3 養護方法

本次試驗研究中，針對冬施混凝土施工混凝土剪力墻試驗墻體分別采用六種不同的養護方式，現場現澆六面試驗段混凝土墻體。試驗墻體編號為 1～6，分別為：拆模時間為18h 不加養護措施、拆模時間為 48h 拆模后覆蓋棉氈至 7 天、拆模時間為 18h 拆模后覆蓋節水養護膜加棉氈至 7 天、拆模時間為 18h 拆模后覆蓋塑料薄膜加棉氈至 7 天、拆模時間為18h 拆模后涂刷養護劑加棉氈至 7 天、拆模時間為 18h 拆模后覆蓋棉氈至 7 天。此外，還澆筑了同條件養護和標準養護試塊。

1.4 試驗方法

本試驗研究測試的主要內容有不同養護方式試驗墻體的取芯強度值以及回彈值，所依據的主要檢測標準如下：

（1）CECS 03: 2007《鉆芯法檢測混凝土強度技術規程》；

（2）JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規程》；

（3）GB/T 50081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》。

2 試驗結果與分析

測定 7 天、14 天、28 天、60 天、90 天試驗模擬墻結構實體的回彈強度并計算出回彈推定值、芯樣抗壓強度及其對應的試塊標養強度、同條件強度。強度數據見表3～5。

表3 混凝土試驗墻回彈推定值 MPa

圖1 混凝土試驗墻回彈推定值與養護條件的關系

通過六段試驗墻體的回彈推定值可以看出：各種養護方式的墻體回彈強度推定值隨著齡期的增長而逐漸增加，28 天齡期之后增長勢頭趨于緩和；六種養護方式之中，晚拆模、養護膜＋棉氈和薄膜＋棉氈的養護方式相對較好，而養護劑＋棉氈、棉氈和完全不養護的養護方式則效果較差；以 60 天養護齡期數據為例，最優的養護方式為薄膜＋棉氈，其回彈推定值為 40.2MPa，剛好達到強度設定值的 100%，而最差的養護方式為完全不養護，其回彈推定值為 33.5MPa，只有強度設定值的 84%，兩種養護方式對混凝土強度影響為 16%。

表4 混凝土試驗墻鉆芯強度值 MPa

通過六段試驗墻體的鉆芯強度值可以看出：與回彈推定值的規律類似，各種養護方式的墻體鉆芯強度值隨著齡期的增長而逐漸增加，28 天齡期之后增長勢頭趨于緩和；六種養護方式之中，晚拆模、養護膜＋棉氈、薄膜＋棉氈和養護劑＋棉氈的養護方式相對較好，而棉氈和完全不養護的養護方式則效果較差；以 60 天養護齡期數據為例，最優的養護方式為薄膜＋棉氈，其回彈推定值為 48.0MPa，達到強度設定值的 120%，而最差的養護方式為完全不養護，其回彈推定值為40.2MPa，剛好達到強度設定值的 100%，兩種養護方式對混凝土強度影響為 20%。

圖2 混凝土試驗墻鉆芯強度值與養護條件的關系

表5 混凝土試塊強度值 MPa

通過試塊強度值可以看出：試塊強度值隨著齡期的增長而逐漸增加；各個齡期標準養護的強度均遠遠大于同條件養護的強度；以 60 天養護齡期數據為例，標養強度值為69.2MPa，達到強度設定值的 173%，而同條件養護的強度值為 47.4MPa，剛好達到強度設定值的 119%，兩種養護方式對混凝土強度影響為 54%。

為了對比最優養護與最差養護的強度差異，將薄膜＋棉氈、完全不養護的回彈推定值與鉆芯強度值與標養試塊同條件試塊的各齡期強度數據進行對比，如圖3 所示。

圖3 養護方法對混凝土強度的影響

從中可以看出，同批成型的試塊強度高于試驗墻的鉆芯強度，而試驗墻的鉆芯強度又高于試驗墻回彈推定值。具體來看，標準養護的強度數據比各種養護的強度數據均高出許多，若以 60 天強度計，其數值可達設計強度的 173%；其次為最優養護的鉆芯強度值和同條件養護的試塊強度值，這兩者的強度數值比較接近，冬施按照 60 天齡期，可達設計強度的 120%；再次為最優養護的回彈推定值和最差養護的鉆芯強度值，這兩者的強度數值也較為接近，冬施按照 60 天齡期，可達設計強度的 100%；最后為最差養護的回彈推定值，冬施按照 60 天齡期，只可達設計強度的 84%。

完全不養護狀態或者養護不到位的情況下混凝土墻體回彈推定值和鉆芯強度均低，這是由于這樣的養護措施混凝土表面的濕養護條件明顯不足，導致混凝土水化不充分，造成混凝土“缺鈣”，不能提供混凝土強度增長的動力，若有風吹導致墻面表面干燥，則會影響水化反應，進而影響其強度增長[4]。此外冬施環境下，過低的氣溫同樣不利用混凝土的水化，北京12月份氣溫經常位于零度以下，完全不養護狀態的混凝土若不施加保溫措施，可能導致其混凝土內部停止水化，影響其強度增長。而薄膜＋棉氈的養護方式中，薄膜覆蓋可以保障混凝土墻體表面的濕度，覆蓋棉氈又可提供一定程度的溫度，這樣的溫濕度環境下，可以保證其強度增長。因此，目前為止冬施過程中比較好的養護措施便是“薄膜+棉氈”覆蓋的養護方式。

3 結論

（1）混凝土豎向結構的冬施諸多養護方式中“薄膜＋棉氈”覆蓋的方式為最優養護方法；

（2）“薄膜＋棉氈”覆蓋的最優養護方法比之完全不養護的方法，以 C40 混凝土為例，其鉆芯強度和回彈推定值相差 16%～20%；

（3）對比“薄膜＋棉氈”覆蓋養護方法的鉆芯強度和回彈強度的對比可以發現：以 C40 混凝土為例，混凝土 60d 其鉆芯強度值較回彈推定值高 16%～20%。

[1] 齊立劍．養護方式與水膠比對粉煤灰混凝土抗碳化性能的影響[D]．燕山大學[A]，2013．

[2] 王楠．養護方式對水泥膠砂及混凝土強度影響試驗研究[D]．內蒙古科技大學，2012．

[3] 林鵬，嚴玉梅．養護條件對混凝土抗壓強度及孔結構的影響[C]．全國混凝土新技術、新標準及工程應用學術交流會[A]．2010．

[4] 李建兵．結構實體混凝土強度檢驗與評定的試驗研究[D].哈爾濱工業大學[A]，2014．

［通訊地址］北京市大興區西紅門鎮振亞莊村西 100 米正華商砼（100076）

卻漢生（1974—），北京正華混凝土有限責任公司常務副總，主要從事混凝土新技術開發、企業管理方面研究。