養(yǎng)護(hù)溫度對混凝土抗壓強(qiáng)度影響的實際研究

張懷平

(江蘇方正工程造價事務(wù)所有限公司，江蘇無錫 214000)

1 養(yǎng)護(hù)溫度對混凝土的影響

混凝土澆搗密實成型后，逐漸凝結(jié)硬化，具有一定的強(qiáng)度和耐久性，這個過程主要是由水泥的水化作用來實現(xiàn)的。水泥的水化作用好壞與快慢與混凝土的環(huán)境溫度、濕度及養(yǎng)護(hù)效果有密切的關(guān)系，尤其是早期養(yǎng)護(hù)，如果養(yǎng)護(hù)時間短或養(yǎng)護(hù)期內(nèi)不能經(jīng)常保持在濕潤狀態(tài)，混凝土內(nèi)的水分會迅速蒸發(fā)，混凝土表面因干縮而產(chǎn)生裂縫或形成毛細(xì)網(wǎng)透氣滲水，使混凝土的抗?jié)B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(qiáng)度不斷增長，必須對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。混凝土的養(yǎng)護(hù)目的:1)創(chuàng)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(fēng)吹、寒冷等條件而出現(xiàn)的不正常收縮、裂縫等破損現(xiàn)象。如氣候炎熱、空氣干燥，不及時進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，混凝土中水分會蒸發(fā)過快，形成脫水現(xiàn)象，會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，從而會在混凝土表面出現(xiàn)片狀或粉狀脫落。此外，在混凝土尚未具備足夠的強(qiáng)度時，水分過早的蒸發(fā)還會產(chǎn)生較大的收縮變形，出現(xiàn)干縮裂紋。凝結(jié)的快慢與養(yǎng)護(hù)溫度有很大關(guān)系，混凝土正常的凝結(jié)溫度為15℃～20℃。養(yǎng)護(hù)溫度高，凝結(jié)快，強(qiáng)度增長也快;養(yǎng)護(hù)溫度低，凝結(jié)慢，強(qiáng)度增長也慢。早期的高溫養(yǎng)護(hù)可對混凝土抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，即高溫養(yǎng)護(hù)的混凝土其后期抗壓強(qiáng)度較常溫養(yǎng)護(hù)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(fù)效應(yīng)，高溫負(fù)效應(yīng)的產(chǎn)生與水泥水化程度無關(guān)，高溫負(fù)效應(yīng)的產(chǎn)生是由于水化產(chǎn)物不均勻分布引起的。在大體積混凝土中，溫度應(yīng)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(xiàn)溫度裂縫，影響到結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性。其次，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，溫度變化對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)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(yīng)達(dá)到預(yù)應(yīng)力箱梁終張拉強(qiáng)度混凝土齡期和達(dá)到配制強(qiáng)度混凝土齡期進(jìn)行研究。

表1 配料單

適宜的溫濕度條件是相互關(guān)聯(lián)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(fā)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(yǎng)護(hù)的關(guān)鍵時期，在施工中應(yīng)切實重視起來。

表2 澆筑完成后四天養(yǎng)護(hù)溫度記錄

2 冶河特大橋箱梁混凝土質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)

配制強(qiáng)度58.2 MPa，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差5 MPa;采用42.5級普通硅酸鹽水泥，其實測強(qiáng)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(jī)械攪拌和振搗;泵送混凝土，配料單如表1所示。

3 養(yǎng)護(hù)

1)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù):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(biāo)養(yǎng)室中架上養(yǎng)護(hù)，彼此間隔10 mm～20 mm。2)自然養(yǎng)護(hù):現(xiàn)場澆筑試件采用插搗方法，待澆筑箱梁底板結(jié)束后放入箱梁內(nèi)養(yǎng)護(hù)，混凝土帶模養(yǎng)護(hù)期間，外部溫度較高采取帶模包裹、澆水、噴淋灑水等措施進(jìn)行保濕、潮濕養(yǎng)護(hù)，保證模板接縫處不致失水干燥。環(huán)境溫度在5℃～15℃時養(yǎng)護(hù)期間采用梁體上部棉氈覆蓋，端頭用塑料布封堵兩側(cè)包裹，包覆期間，包覆物應(yīng)完好無損，彼此搭接完整，內(nèi)表面應(yīng)具有凝結(jié)水珠，養(yǎng)護(hù)期間混凝土的芯部與表層、表層與環(huán)境之間的溫差在20℃范圍以內(nèi)。一般澆筑后的第四天取出測其抗壓強(qiáng)度。澆筑完成后的第四天養(yǎng)護(hù)溫度記錄如表2所示。

4 實驗結(jié)果與分析

1)測試了同條件養(yǎng)護(hù)試件與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件的抗壓強(qiáng)度值如表3所示。

由表3數(shù)據(jù)可知齡期相同自然養(yǎng)護(hù)溫度不同導(dǎo)致強(qiáng)度不同，齡期不同自然養(yǎng)護(hù)溫度不同而強(qiáng)度相同。從表2顯示澆筑的混凝土內(nèi)部第二天溫度最高，第三天開始降溫，養(yǎng)護(hù)溫度影響混凝土的抗壓強(qiáng)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(yīng)達(dá)到配制強(qiáng)度齡期為53 d，42 d，33 d，30 d，24 d 左右。

表3 同條件養(yǎng)護(hù)試件與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件的抗壓強(qiáng)度值

2)測試了不同時段內(nèi)的不同齡期相同配制強(qiáng)度的同條件養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度值和預(yù)應(yīng)力箱梁終張拉時間如表4所示。

由表4數(shù)據(jù)可知齡期不同，自然養(yǎng)護(hù)溫度不同，而強(qiáng)度相同，齡期4 d基本達(dá)到(42.5 MPa)，3#XL，29#XL在澆筑后的第6天達(dá)到預(yù)應(yīng)力箱梁初張拉強(qiáng)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(dá)到預(yù)應(yīng)力箱梁初張拉強(qiáng)度，而預(yù)應(yīng)力箱梁終張拉強(qiáng)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(yīng)達(dá)到預(yù)應(yīng)力箱梁終張拉強(qiáng)度齡期為20 d，16 d，15 d，14 d，13 d左右。即在同樣施工任務(wù)下北方工期要比南方多些天完成。

表4 不同時段內(nèi)的不同齡期相同配制強(qiáng)度的同條件養(yǎng)護(hù)試件抗壓強(qiáng)度

5 改善溫度措施

混凝土澆筑后初期階段的養(yǎng)護(hù)非常重要，混凝土終凝后應(yīng)立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，干硬性混凝土應(yīng)于澆筑完畢后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)?；炷琉B(yǎng)護(hù)期間，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)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(jìn)行緊密覆蓋(可采用篷布、塑料布等進(jìn)行覆蓋)，防止表面水分蒸發(fā)。

從溫度應(yīng)力觀點(diǎn)出發(fā)，保溫應(yīng)達(dá)到下述要求:

1)防止混凝土內(nèi)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(yīng)該盡量設(shè)法使混凝土的施工期最低溫度不低于混凝土使用期的穩(wěn)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?xí)r加水或用水將碎石冷卻以降低混凝土的澆筑溫度;3)規(guī)定合理的拆模時間，氣溫驟降時進(jìn)行表面保溫，以免混凝土表面發(fā)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(jié)構(gòu)，在寒冷季節(jié)采取保溫措施。

6 結(jié)語

從實踐情況看，掌握養(yǎng)護(hù)溫度有利于控制混凝土強(qiáng)度，縮短工期，同時又能保證混凝土達(dá)到配制強(qiáng)度。