施工現場養護方式對混凝土抗壓強度的影響研究

2020-12-03 砼話

工程質量評定及配合比設計中的混凝土強度等級均是在實驗室標準養護（溫度為（20±2）℃，溼度為95%以上）條件下作出的判定，對於現場澆築施工的混凝土，一般是先澆水養護3d～7d，隨後即採用自然養護。新疆地處亞歐大陸腹地，具有乾燥、年際和晝夜溫差大、蒸發量大等氣候特點，此類地區現場澆築和實驗室製作的混凝土試件在溫度和溼度等養護條件方面都有較大差別。抗壓強度關係到構築物的承載力、抗裂性以及耐久性等指標，是工程界最為關注的混凝土性能之一，評價不同養護方式對混凝土抗壓強度的影響規律對於混凝土工程的施工和質量控制具有重要參考價值。

閻培渝等研究了養護溫度對於高強混凝土抗壓強度的影響規律，試驗結果表明標準養護最能反映混凝土內部結構的長齡期狀態，高溫養護和溫度匹配養護對於混凝土後期強度的發展存在抑制作用；田麗、林鵬等對比了養護溼度、養護溫度及齡期對混凝土抗壓強度的影響，發現溼度對於混凝土抗壓強度的影響最為明顯，提出早期保溼養護能夠有效保證實際工程中的混凝土抗壓強度；周世華、徐秀華等認為潮溼養護時間越長、早期養護溫度越低的混凝土後期強度較高，高溫低溼條件下的混凝土早期強度增長較快,但後期強度低於標準養護的混凝土強度。

以上成果為研究養護條件對混凝土抗壓強度的影響奠定了試驗基礎和理論指導，但模擬混凝土施工現場條件，針對不同養護方式下混凝土抗壓強度的研究卻鮮有報導。本文針對混凝土施工過程中常見的四種養護方式，測定不同條件下的混凝土試件3d、7d、14d和28d抗壓強度，分析不同養護條件對混凝土強度的影響，以期為實際工程中的混凝土施工養護與質量控制提供參考。

1　原材料與試驗方案

1.1　試驗原材料

膠凝材料採用新疆屯河水泥有限責任公司生產的42.5R級普通矽酸鹽水泥和昌吉天山混凝土公司生產的Ⅱ級粉煤灰，其物理性能指標見表1、表2。

外加劑採用新疆格輝公司生產的聚羧酸高效減水劑；細骨料採用新疆木壘白楊河地區的天然砂，細度模數為2.6；粗骨料選自烏魯木齊地區某砂石料場。

1.2　混凝土配合比

按照《水工混凝土試驗規程》（SL352-2006）拌合、成型設計強度為C45的混凝土試件，按照相關規定測試不同養護條件下混凝土試件的3d、7d、14d和28d抗壓強度。試驗配合比見表3。

1.3　試驗方案設計

依據混凝土施工過程中的常見養護措施，制定表4所示四種養護方式，分別對不同條件下的混凝土抗壓強度進行研究。

2　試驗結果與分析

測定不同養護條件下的混凝土試件抗壓強度並繪製強度隨養護齡期的關係曲線，分別見表5、圖1。

根據表5和圖1可知，四種養護方式下混凝土28f抗壓強度大小為：Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ，養護方式Ⅰ對於混凝土抗壓強度的影響最小，其結果比較接近標準養護條件試驗值。在水化早期，模擬施工現場養護條件下的混凝土試件抗壓強度稍低於標準養護試件強度，二者之間的強度差值隨養護齡期的延長而逐漸增加。養護方式Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ條件下的混凝土28d抗壓強度分別為標準養護試件強度的85.4%、79.3%、75.5%，養護方式Ⅳ條件下的混凝土28d強度不能達到設計強度45MPa。

計算Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ三種養護方式相對於標準養護條件下的混凝土強度降低率並繪製柱形圖，結果見圖2。

根據圖2可知，養護方式Ⅱ條件下的混凝土28d抗壓強度比標準養護降低約15%，Ⅲ、Ⅳ條件下混凝土28d抗壓強度比標準養護降低約20%，前者養護溼度為62%～88%，高於後者養護條件的相對溼度22%～85%，比較Ⅲ、Ⅳ養護條件下混凝土強度降低率，可知增加養護溼度可有效提高混凝土試件的後期強度，特別是需要關注混凝土早期養護溼度的控制。

養護方式Ⅱ條件下混凝土3d、7d抗壓強度降低率高於Ⅲ、Ⅳ條件下強度降低率，可能是由於早期混凝土的含水狀態不同所引起的強度差異。

測定養護方式Ⅱ條件下混凝土試件表面的溫度、溼度變化情況，結果見圖3。該條件下混凝土試件水化硬化早期（7d）時的室外養護溫度高於標準養護溫度，混凝土3d、7d強度為標準養護強度的89.8%、92.2%。對應齡期時混凝土的表面溼度為80%～90%，低於標準養護相對溼度（≥95%），即養護溼度對於混凝土早期抗壓強度的影響大於養護溫度對其影響。

以上，通過人工模擬混凝土養護環境以及自然劣化條件下的混凝土抗壓強度可知，由於自然氣候條件的複雜性和隨機性，如果施工過程中對於混凝土的養護措施不到位，其強度將遠低於標準養護條件下的混凝土強度，甚至低於自然養護的混凝土強度，無法達到設計要求。因此，在混凝土施工過程中要格外注意其養護溼度、溫度的控制，應及時進行灑水作業並注意混凝土的表面保溫，要求施工水平儘量達到養護方式II的條件，並使混凝土強度趨近標準養護強度。

3　結　論

（1）四種養護方式下混凝土抗壓強度的大小順序為：Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ。養護方式Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ條件下的混凝土28d抗壓強度分別為標準養護試件強度的85.4%、79.3%、75.5%，養護方式Ⅳ條件下的混凝土28d強度不能達到設計強度要求。

（2）隨著齡期的延長，模擬施工現場養護方式下的混凝土試件抗壓強度與標準養護試件強度之間的差值逐漸增加。養護溼度對於混凝土抗壓強度的影響大於養護溫度對其影響，增加養護溼度可有效提高混凝土試件的後期強度，對於新疆等乾旱氣候條件下的混凝土施工，尤需注意其早期保溼養護。

（3）本文通過試驗模擬了9月份新疆地區不同養護條件下的混凝土抗壓強度發展規律，後續還應針對不同季節的混凝土強度隨養護方式、養護齡期的發展規律進行研究，以期為實際工程的混凝土養護與質量控制提供更加全面的參考和依據。（來源：《粉煤灰綜合利用》2018.03）

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