冬期養(yǎng)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(wèi)

（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(yǎng)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(yǎng)護方法對冬季施工的 C40 混凝土試驗墻體進行現(xiàn)場養(yǎng)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(yǎng)護方法中最優(yōu)養(yǎng)護為“薄膜＋棉氈覆蓋”，其強度值比完全不養(yǎng)護的強度高 16%～20%。

養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)護條件的好壞?？箟簭姸仁腔炷粮黜椥阅苤笜说木C合反映，也是建筑工程質量監(jiān)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(guī)范得不到很好的重視與執(zhí)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(yǎng)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(jié)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(yǎng)護技術的配合，混凝土工程出現(xiàn)強度低、強度發(fā)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(yǎng)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(yǎng)護對混凝土強度增長的重要性，本文對冬季施工不同養(yǎng)護方式的C40 混凝土剪力墻試驗墻體，以及同條件下養(yǎng)護試塊和標準養(yǎng)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(chǎn)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(chǎn)的Ⅰ級粉煤灰；

（3）礦粉：采用唐山市豐潤區(qū)宏景建材加工有限公司生產(chǎn)的 S95 級礦粉；

（4）砂：采用淶水縣興旺砂石料廠生產(chǎn)的規(guī)格為Ⅱ區(qū)的中砂；

（5）碎石：采用淶水縣興旺砂石料廠生產(chǎn)的 5～25mm規(guī)格連續(xù)級配碎石；

（6）外加劑：采用北京鈺仕興建材有限公司生產(chǎn)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(yǎng)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(yǎng)護方式，現(xiàn)場現(xiàn)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(yǎng)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(jié)水養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)護和標準養(yǎng)護試塊。

1.4 試驗方法

本試驗研究測試的主要內(nèi)容有不同養(yǎng)護方式試驗墻體的取芯強度值以及回彈值，所依據(jù)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(guī)程》；

（2）JGJ/T 23—2011《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)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(yǎng)強度、同條件強度。強度數(shù)據(jù)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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)護方式之中，晚拆模、養(yǎng)護膜＋棉氈和薄膜＋棉氈的養(yǎng)護方式相對較好，而養(yǎng)護劑＋棉氈、棉氈和完全不養(yǎng)護的養(yǎng)護方式則效果較差；以 60 天養(yǎng)護齡期數(shù)據(jù)為例，最優(yōu)的養(yǎng)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(yǎng)護方式為完全不養(yǎng)護，其回彈推定值為 33.5MPa，只有強度設定值的 84%，兩種養(yǎng)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(guī)律類似，各種養(yǎng)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(yǎng)護方式之中，晚拆模、養(yǎng)護膜＋棉氈、薄膜＋棉氈和養(yǎng)護劑＋棉氈的養(yǎng)護方式相對較好，而棉氈和完全不養(yǎng)護的養(yǎng)護方式則效果較差；以 60 天養(yǎng)護齡期數(shù)據(jù)為例，最優(yōu)的養(yǎng)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(yǎng)護方式為完全不養(yǎng)護，其回彈推定值為40.2MPa，剛好達到強度設定值的 100%，兩種養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)護的強度均遠遠大于同條件養(yǎng)護的強度；以 60 天養(yǎng)護齡期數(shù)據(jù)為例，標養(yǎng)強度值為69.2MPa，達到強度設定值的 173%，而同條件養(yǎng)護的強度值為 47.4MPa，剛好達到強度設定值的 119%，兩種養(yǎng)護方式對混凝土強度影響為 54%。

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

圖3 養(yǎng)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(yǎng)護的強度數(shù)據(jù)比各種養(yǎng)護的強度數(shù)據(jù)均高出許多，若以 60 天強度計，其數(shù)值可達設計強度的 173%；其次為最優(yōu)養(yǎng)護的鉆芯強度值和同條件養(yǎng)護的試塊強度值，這兩者的強度數(shù)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(yōu)養(yǎng)護的回彈推定值和最差養(yǎng)護的鉆芯強度值，這兩者的強度數(shù)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(yǎng)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(yǎng)護狀態(tài)或者養(yǎng)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(yǎng)護措施混凝土表面的濕養(yǎng)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(huán)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(jīng)常位于零度以下，完全不養(yǎng)護狀態(tài)的混凝土若不施加保溫措施，可能導致其混凝土內(nèi)部停止水化，影響其強度增長。而薄膜＋棉氈的養(yǎng)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(huán)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(yǎng)護措施便是“薄膜+棉氈”覆蓋的養(yǎng)護方式。

3 結論

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

（2）“薄膜＋棉氈”覆蓋的最優(yōu)養(yǎng)護方法比之完全不養(yǎng)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(yǎng)護方法的鉆芯強度和回彈強度的對比可以發(fā)現(xiàn)：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(yǎng)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(yǎng)護方式對水泥膠砂及混凝土強度影響試驗研究[D]．內(nèi)蒙古科技大學，2012．

[3] 林鵬，嚴玉梅．養(yǎng)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(yè)大學[A]，2014．

［通訊地址］北京市大興區(qū)西紅門鎮(zhèn)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(fā)、企業(yè)管理方面研究。