淺論自然養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

劉恒成

（東南沿海鐵路福建有限責(zé)任公司， 福建 福州 350013）

混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或業(yè)主提出的設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和使用，在規(guī)定的服務(wù)年限內(nèi)應(yīng)確保結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量。為達(dá)到預(yù)定的結(jié)構(gòu)混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能和耐久性能，應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及混凝土的施工、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)。混凝土的抗壓強(qiáng)度是評(píng)價(jià)其質(zhì)量的最重要的一項(xiàng)指標(biāo)。近些年，隨著國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施和房地產(chǎn)大規(guī)模投資建設(shè)，工程建設(shè)出現(xiàn)的較多的質(zhì)量問(wèn)題, 其中，混凝土強(qiáng)度的不足占的比例不小。影響混凝土強(qiáng)度的因素很多，如原材料選用、配合比設(shè)計(jì)、施工工藝、養(yǎng)護(hù)等。今天我們就從自然養(yǎng)護(hù)這一環(huán)節(jié)來(lái)談?wù)剬?duì)混凝土強(qiáng)度的影響。

1 混凝土養(yǎng)護(hù)的宗旨

混凝土硬化后最基本的性能就是強(qiáng)度，混凝土澆搗后，逐漸凝結(jié)硬化，主要靠水泥水化作用，而水化過(guò)程需要適當(dāng)?shù)臐穸取囟龋瑸榱吮ＷC混凝土有適宜的硬化條件，使其強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)，在混凝土澆筑終凝后應(yīng)立即開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，其目的是：防止混凝土水分流失和早期開(kāi)裂，保證混凝土中水泥充分水化，確保澆筑的混凝土發(fā)展成高強(qiáng)度、抗裂、抗?jié)B的耐久性混凝土。

2 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)與干養(yǎng)護(hù)狀態(tài)下混凝土強(qiáng)度的對(duì)比

混凝土澆筑后，不及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，混凝土中水分會(huì)蒸發(fā)過(guò)快，形成脫水現(xiàn)象，會(huì)使已形成凝膠體的水泥顆粒不能充分水化，不能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的結(jié)晶，缺乏足夠的粘結(jié)力，會(huì)在混凝土表面出現(xiàn)片狀或粉狀脫落，從而影響混凝土的強(qiáng)度。近幾年的工程建設(shè)中房屋結(jié)構(gòu)或隧道工程實(shí)體檢測(cè)出現(xiàn)了不同程度的混凝土回彈和取芯抗壓強(qiáng)度不合格的問(wèn)題，其中，養(yǎng)護(hù)不到位也是一個(gè)重要的因素，往往也是建設(shè)者們最容易忽視的一個(gè)環(huán)節(jié)。

為了驗(yàn)證自然養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響程度，筆者會(huì)同相關(guān)試驗(yàn)室進(jìn)行兩組試驗(yàn)，其中一組于2019年11月14日（氣溫：14℃～23℃）在福州市試驗(yàn)制作8組C35的標(biāo)準(zhǔn)試件，配合比為水泥：粉煤灰：砂：石：外加劑：水=1：0.43：2.77：3.82：0.014：0.58。其中4組為標(biāo)養(yǎng)，另外4組放置于室外干養(yǎng)護(hù)；另一組于2019年11月15日（氣溫：11℃～19℃）在福建省南平市試驗(yàn)制作10組C30混凝土標(biāo)準(zhǔn)試件，配合比為水泥：粉煤灰：砂：石：外加劑：水=1：0.25：2.53：3.22：0.016：0.53。其中5組為標(biāo)養(yǎng)，另外5組放置于室外干養(yǎng)護(hù)。均分別在7d、14d、28d、56d齡期到期后進(jìn)行碳化深度和強(qiáng)度抗壓試驗(yàn)（如下圖），結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

圖1 標(biāo)養(yǎng)試件（南平）

圖2 干養(yǎng)護(hù)試件（南平）

表1 C35混凝土試塊對(duì)比

表2 C30混凝土試塊對(duì)比

通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，第一組干養(yǎng)護(hù)56d試件開(kāi)始出現(xiàn)碳化，其7d、14d、28d、56d的強(qiáng)度分別低于標(biāo)養(yǎng)試件的8.7%、2.1%、4.9%、9.2%；第二組干養(yǎng)護(hù)的試塊表面碳化速度加快，7d、14d、28d、56d的強(qiáng)度也分別低于標(biāo)養(yǎng)試件的4%、5.5%、14.9%、22.4%。試驗(yàn)表明，混凝土干養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度普遍低于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度，干養(yǎng)護(hù)狀態(tài)下混凝土初期強(qiáng)度有所增長(zhǎng)，但以后就逐漸減慢了，且56天后的強(qiáng)度出現(xiàn)衰減的現(xiàn)象，試件碳化更早出現(xiàn)。

3 影響混凝土強(qiáng)度的養(yǎng)護(hù)因素

混凝土是水泥與砂、石等粗細(xì)骨料組成的復(fù)合材料，水泥石的力學(xué)性能起決定性作用。養(yǎng)護(hù)是為了保證水泥能正常進(jìn)行水化反應(yīng)，而環(huán)境的濕度、溫度和養(yǎng)護(hù)時(shí)間是影響水泥水化反應(yīng)關(guān)鍵因素。

3.1 養(yǎng)護(hù)濕度

根據(jù)相關(guān)研究：混凝土的強(qiáng)度主要取決于水泥石中的膠空比，水泥進(jìn)行水化反應(yīng)時(shí)，混凝土中的凝膠體積會(huì)逐漸的增加，不斷填充混凝土成型初期的內(nèi)部空腔，使混凝土中的毛細(xì)孔隙逐漸減小、變少，從而提高混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度。相關(guān)試驗(yàn)表明,當(dāng)周?chē)h(huán)境相對(duì)濕度小于80%時(shí)，水泥水化將趨于停止。從上述的對(duì)比試驗(yàn)也可以看出：混凝土試塊干養(yǎng)護(hù)與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)相比，強(qiáng)度有所降低，后期強(qiáng)度出現(xiàn)不同程度衰減的現(xiàn)象。其實(shí)，實(shí)際施工過(guò)程中混凝土很難實(shí)現(xiàn)完全的水泥水化作用，有時(shí)混凝土的水泥早期還未全部水化，其強(qiáng)度就能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但水化充分能確保混凝土獲得更高的強(qiáng)度和耐久性。

3.2 養(yǎng)護(hù)溫度

根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)，混凝土放在溫度不同的水中養(yǎng)護(hù)28天后，然后再處于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，反映出混凝土強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律可近似為：強(qiáng)度百分比（Rn）/養(yǎng)護(hù)齡期（R28）=lgn/lg28，反映出混凝土養(yǎng)護(hù)溫度與強(qiáng)度的正向關(guān)系，養(yǎng)護(hù)溫度越高，則混凝土初期強(qiáng)度也高。因此，養(yǎng)護(hù)溫度也是影響混凝土強(qiáng)度的發(fā)展一個(gè)重要的因素。夏季高溫時(shí)段澆筑的混凝土，尤其是＞35℃時(shí)，水泥水化作用加快，早期水分蒸發(fā)前強(qiáng)度較高，但隨著水分逐漸蒸發(fā)，后期水化減少，導(dǎo)致后期強(qiáng)度發(fā)展緩慢，甚至出現(xiàn)強(qiáng)度衰退。而在冬季養(yǎng)護(hù)溫度在4℃以下，混凝土水化反應(yīng)緩慢，早期強(qiáng)度增長(zhǎng)太過(guò)緩慢，往往不能適應(yīng)實(shí)際施工的要求。因此規(guī)范提出冬季施工自然養(yǎng)護(hù)溫度5℃的分界要求。

3.3 養(yǎng)護(hù)齡期

混凝土養(yǎng)護(hù)的作用是使正常拌制的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度，使其表面層具有一定的密實(shí)度和足夠的不透水能力，因此需要一個(gè)持續(xù)時(shí)間來(lái)保證。混凝土表層的質(zhì)量的好壞對(duì)混凝土表面滲透率有很大的影響，混凝土養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間跟養(yǎng)護(hù)期間的環(huán)境、混凝土拌合物對(duì)養(yǎng)護(hù)的敏感性有關(guān),這里面包括摻合料、水泥品種、水灰比等。其中水灰比對(duì)混凝土拌合物的敏感性影響較大。因?yàn)椋冶葘?duì)混凝土的滲透性有很大影響，水灰比越大，混凝土硬化后內(nèi)部孔隙率越大，滲透性越大。當(dāng)水灰比超過(guò)0.55時(shí)，混凝土滲透性急劇增大；當(dāng)水膠比小于0.4時(shí)，混凝土滲透性迅速降低，幾乎不滲透。因此，當(dāng)水膠比超過(guò)0.55時(shí)，其養(yǎng)護(hù)齡期相較規(guī)范要適當(dāng)延長(zhǎng)。

對(duì)含有大量摻合料的火山灰水泥、復(fù)合水泥等拌制成的混凝土，摻合料通過(guò)火山灰效應(yīng)、二次水化反應(yīng)等改變混凝土的滲透特征。粉煤灰活性較低，漿體中水化產(chǎn)物不夠，存在較多孔隙，前期混凝土的抗?jié)B性能較差，而后期火山灰效應(yīng)逐漸顯現(xiàn)，改善了混凝土的孔隙結(jié)構(gòu)，從而改善了混凝土的抗?jié)B性。因此，養(yǎng)護(hù)期相對(duì)較長(zhǎng)。

4 混凝土自然養(yǎng)護(hù)的幾點(diǎn)思考

混凝土自然養(yǎng)護(hù)和地域、季節(jié)、環(huán)境等有重要關(guān)系。對(duì)極端天氣，主要是夏季和冬季施工的混凝土養(yǎng)護(hù)要特別重視，養(yǎng)護(hù)期均應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)。

4.1 夏季施工混凝土的養(yǎng)護(hù)

夏季施工混凝土養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，水分蒸發(fā)后得不到補(bǔ)給，強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，并容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫，影響其耐久性。因此露天施工混凝土應(yīng)做到初凝后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，炎熱季節(jié)應(yīng)隨抹隨蓋，1小時(shí)后即開(kāi)始持續(xù)不間斷澆水養(yǎng)護(hù)，確保混凝土表面保持充分濕潤(rùn)狀態(tài)。 較大面積平板類(lèi)結(jié)構(gòu)，用養(yǎng)生液養(yǎng)護(hù)是較好的。白色養(yǎng)生液所形成的薄膜還可反射陽(yáng)光、減少熱吸收。

夏季施工養(yǎng)護(hù)固然極其重要，但澆筑時(shí)能控制好入模溫度，更有利于混凝土的成型質(zhì)量。如選取一天中溫度較低時(shí)段澆筑、對(duì)原材料采用防曬和降溫措施、對(duì)泵管和泵車(chē)包裹降溫等措施。

4.2 冬季施工混凝土的養(yǎng)護(hù)

冬季混凝土施工中，水的形態(tài)變化是影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)鍵，研究表明，新澆筑混凝土在凍結(jié)前有一段預(yù)養(yǎng)期，可以增加其內(nèi)部液相，減少固相，加速水泥的水化作用，提高混凝土早期強(qiáng)度。因此混凝土澆筑完成后保溫很重要，應(yīng)立即覆蓋塑料薄膜加蓋草簾、棉氈等保溫養(yǎng)護(hù)，以保證混凝土初凝前不受凍。同時(shí)定期進(jìn)行測(cè)溫，根據(jù)氣溫情況和施工工程部位，來(lái)選擇保溫方式、材質(zhì)及厚度等。如氣溫低于5℃，應(yīng)禁止采用灑水養(yǎng)護(hù)。

4.3 養(yǎng)護(hù)措施的實(shí)現(xiàn)

討論了這么多，混凝土養(yǎng)護(hù)技術(shù)再先進(jìn)，最終還得落實(shí)落地才行。而現(xiàn)如今大多數(shù)工程，對(duì)現(xiàn)澆混凝土的自然養(yǎng)護(hù)往往未得到重視，施工作業(yè)層圖省事，未嚴(yán)格按作業(yè)指導(dǎo)書(shū)落實(shí)養(yǎng)護(hù)措施；管理者們技術(shù)交底走形式，往往混凝土澆筑完成后就不再過(guò)問(wèn)，最終導(dǎo)致澆筑后的混凝土質(zhì)量問(wèn)題。人都有一定的惰性，稍有疏忽，違章行為就會(huì)替代良好的行為習(xí)慣。因此，要求管理者和施工人員都要有良好的質(zhì)量意識(shí)，培養(yǎng)符合標(biāo)準(zhǔn)的良好習(xí)慣，讓習(xí)慣符合標(biāo)準(zhǔn)，讓標(biāo)準(zhǔn)成為習(xí)慣，確保養(yǎng)護(hù)措施落實(shí)到位。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，混凝土的自然養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，理論上影響混凝土強(qiáng)度的主要因素是養(yǎng)護(hù)溫度、濕度和齡期，但人的主觀(guān)因素也很重要。因此，要保證混凝土的質(zhì)量，對(duì)澆筑完的結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行精心養(yǎng)護(hù)，除了嚴(yán)格控制好養(yǎng)護(hù)溫度、濕度和時(shí)間外，還需要建設(shè)者們根據(jù)不同的環(huán)境、季節(jié)及混凝土的品種等，運(yùn)用良好的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，確保實(shí)現(xiàn)混凝土最佳的各項(xiàng)性能。