早期養(yǎng)護(hù)對(duì)現(xiàn)代混凝土的重要意義

張波，張曉光，孫啟斌

（1.淄博莊園混凝土有限公司，山東 淄博 255000；2.淄博奧科建筑工程檢測(cè)有限公司,山東 淄博 255000；3.淄博市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站,山東 淄博 255000）

0 前言

混凝土性能的變化與周圍環(huán)境有著很大的關(guān)系，好的環(huán)境可以促進(jìn)混凝土性能的發(fā)展，使其更好地服務(wù)于結(jié)構(gòu)。惡劣的環(huán)境也可以使混凝土性能劣化，影響整個(gè)工程的質(zhì)量。隨著商品混凝土的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)代混凝土已不是過(guò)去砂子、石子、水泥的簡(jiǎn)單組合，在混凝土生產(chǎn)中大多摻加了礦粉、粉煤灰及具有各種功能的外加劑，這些材料的加入都必須為其創(chuàng)造一個(gè)適宜的環(huán)境，才能使各種材料組合發(fā)揮出最佳性能。

因此，混凝土澆筑完畢后，需要在一定時(shí)期內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臏囟群妥銐虻臐穸?，以滿足混凝土的良好硬化條件。為滿足這種硬化條件所采取的措施，稱為混凝土的養(yǎng)護(hù)。溫度、濕度及養(yǎng)護(hù)延續(xù)的時(shí)間是混凝土養(yǎng)護(hù)的三大要素。混凝土性能早期變化較快，后期逐步平穩(wěn)，這是混凝土性能依時(shí)間變化的一個(gè)基本規(guī)律。因此，早期養(yǎng)護(hù)對(duì)保證混凝土性能的實(shí)現(xiàn)有著特別重要的作用。

然而，長(zhǎng)期以來(lái)，養(yǎng)護(hù)的重要性并沒(méi)有引起施工及監(jiān)理人員的足夠重視。由于受技術(shù)水平、質(zhì)量意識(shí)及盲目趕超進(jìn)度等因素的影響，混凝土得不到科學(xué)、充分的養(yǎng)護(hù)，結(jié)果造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、強(qiáng)度低、耐久性差等質(zhì)量問(wèn)題，使混凝土不能發(fā)揮其應(yīng)有的性能。

本文從五個(gè)方面就早期養(yǎng)護(hù)對(duì)現(xiàn)代混凝土的重要性進(jìn)行分析。

表1 混凝土力學(xué)性能

1 對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

為了分析養(yǎng)護(hù)條件對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響，我們分別選用C20、C25、C30、C40四種強(qiáng)度等級(jí)混凝土（均摻加了25%礦粉、15%粉煤灰）制作了150mm×150mm×150mm的試塊，在四種不同養(yǎng)護(hù)條件下檢測(cè)其28d抗壓強(qiáng)度，結(jié)果如表1。

通過(guò)以上試驗(yàn)結(jié)果可見(jiàn)，混凝土試塊成型后如不采取任何養(yǎng)護(hù)措施，其28d抗壓強(qiáng)度可損失25%以上，且對(duì)低強(qiáng)度等級(jí)混凝土影響更大。這主要因?yàn)榛炷林袚郊恿溯^多的礦粉、粉煤灰，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，而低強(qiáng)度等級(jí)混凝土早期強(qiáng)度更低，混凝土密實(shí)度不夠，這時(shí)混凝土如得不到保濕養(yǎng)護(hù)，內(nèi)部水分更易散失，影響其水化反應(yīng)，從而使強(qiáng)度大大降低。

通過(guò)以上試驗(yàn)結(jié)果還可看出，如能保證7d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，則混凝土28d抗壓強(qiáng)度基本能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的90%左右，且越早期的養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土影響越大。

以上是采用試塊試驗(yàn)得出的結(jié)果，在不能充分養(yǎng)護(hù)的情況下，對(duì)混凝土試塊的影響比對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物的影響要大。工程結(jié)構(gòu)物實(shí)體體量一般都大，內(nèi)部混凝土強(qiáng)度下降要小于試塊的，但對(duì)表層混凝土及對(duì)一些薄壁結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度影響仍較大。

2 對(duì)混凝土抗裂性能的影響

在自然環(huán)境下，混凝土將產(chǎn)生一些體積變形，當(dāng)內(nèi)外混凝土體積變形不一致時(shí)，混凝土有可能產(chǎn)生開(kāi)裂?；炷恋拈_(kāi)裂與否取決于內(nèi)外變形差異的大小與混凝土的抗裂能力。如果前者大于后者，混凝土將出現(xiàn)開(kāi)裂，如果后者大于前者，混凝土則不開(kāi)裂。要提高混凝土的這種早期抵抗能力，對(duì)混凝土進(jìn)行較好的早期養(yǎng)護(hù)是十分重要的。大多數(shù)的混凝土開(kāi)裂都發(fā)生在塑性收縮階段，水泥水化引起混凝土體積收縮，由于失水后得不到及時(shí)保濕養(yǎng)護(hù)而使混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂。

最典型的就是在干燥、高溫季節(jié)現(xiàn)澆混凝土樓板的開(kāi)裂問(wèn)題，每年的春季由于干燥、風(fēng)大，是現(xiàn)澆樓板裂縫的多發(fā)季節(jié)。裂縫的形式主要有兩種，一種是表面不規(guī)則的淺表性裂縫，這種裂縫是在混凝土初凝后，水化速度加快，混凝土得不到及時(shí)的保濕養(yǎng)護(hù)，由于失水而產(chǎn)生收縮裂縫，這與混凝土的砂率、水灰比、坍落度等關(guān)系不大。另一種裂縫則是貫穿至板底的深度裂縫，且多沿布筋方向。這種裂縫的產(chǎn)生多是由于混凝土初凝前未實(shí)施保濕措施，混凝土初凝后開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，施工人員就對(duì)出現(xiàn)的裂縫實(shí)施拍打、抹壓，這時(shí)混凝土未終凝，正是強(qiáng)度發(fā)展最快、最脆弱的時(shí)期，由于施工人員的踩踏，混凝土受到內(nèi)部鋼筋的剪切作用而出現(xiàn)順筋裂縫。形成貫穿性裂縫的另一種原因就是為了搶進(jìn)度，過(guò)早往板面上堆放架管、鋼筋、磚等物體，同樣是在混凝土強(qiáng)度發(fā)展最脆弱的時(shí)期，在荷載作用下使混凝土受到內(nèi)部鋼筋的剪切作用而出現(xiàn)順筋裂縫。過(guò)早的荷載造成混凝土結(jié)構(gòu)受損，再長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)期也不能彌補(bǔ)早期的結(jié)構(gòu)損傷。這種順筋貫穿性裂縫不僅造成板面滲水，而且可導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋的銹蝕，最終將對(duì)混凝土耐久性造成嚴(yán)重影響。

這兩種裂縫解決的最好辦法，就是保證混凝土振搗、抹面完成后，確保初凝前在混凝土板面上覆蓋一層塑料薄膜保濕養(yǎng)護(hù)，最好是邊抹面邊覆蓋（圖1），在混凝土強(qiáng)度未達(dá)到1.2MPa前（春秋季一般30h，夏季一般20h，冬季一般48h以上），確保混凝土板面不上人及堆放物體，使混凝土能有足夠時(shí)間產(chǎn)生抵抗混凝土變形的早期強(qiáng)度。近幾年由于我們積極與客戶交流、溝通及監(jiān)理、施工人員認(rèn)識(shí)的提高，現(xiàn)澆混凝土樓板施工采取以上早期保濕養(yǎng)護(hù)措施后已基本解決了裂縫問(wèn)題。

另外還有兩種容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫的情況與混凝土早期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)具有直接關(guān)系。一種是大體積混凝土澆筑時(shí)隨著厚度的增加，水泥水化速度加快，內(nèi)外溫差加大，混凝土初凝時(shí)間提前，這時(shí)應(yīng)確保在混凝土初凝前即覆蓋一層塑料薄膜保濕及覆蓋棉毯保溫 （保溫的目的是為了使混凝土內(nèi)部溫度平穩(wěn)散發(fā)）養(yǎng)護(hù)，保證混凝土不因失水過(guò)快及內(nèi)外溫差過(guò)大而產(chǎn)生裂縫。另一種容易產(chǎn)生裂縫的部位是較長(zhǎng)的連續(xù)墻體，施工單位為了減少模板運(yùn)轉(zhuǎn)周期，混凝土澆筑后不到30小時(shí)模板就拆除了，混凝土表面得不到及時(shí)、充分的濕養(yǎng)護(hù)，混凝土早期收縮過(guò)大而產(chǎn)生開(kāi)裂?；炷翂w不宜過(guò)早拆模，早期有模板附著在混凝土表面可起到保濕作用。根據(jù)氣溫情況一般混凝土澆筑2～3天后拆模，拆模后立即涂刷養(yǎng)護(hù)劑或掛棉氈澆水養(yǎng)護(hù)（冬季不可澆水）。

以上所述新澆筑混凝土的這些特點(diǎn)導(dǎo)致了混凝土容易變形、產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，而引起開(kāi)裂?；炷翝仓螅乐够炷帘砻媸墉h(huán)境因素影響（如風(fēng)吹、暴曬、氣溫驟降等）而引起激烈變化，及時(shí)養(yǎng)護(hù)就是為混凝土提供一個(gè)良好的環(huán)境，使混凝土能夠進(jìn)行正常的水化反應(yīng)，產(chǎn)生早期強(qiáng)度，以提高混凝土抵抗各種變形的能力，防止或減少因早期干燥收縮和溫度收縮而產(chǎn)生開(kāi)裂。

圖1 隨抹壓隨覆蓋塑料薄膜澆筑混凝土樓板

3 對(duì)“雙摻”混凝土路面（地面）表層強(qiáng)度的影響

隨著商品混凝土的發(fā)展，現(xiàn)在大、中城市中混凝土路面（地面）工程，基本上由現(xiàn)場(chǎng)攪拌改用商品混凝土來(lái)澆筑。商品混凝土由于采用罐車運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，坍落度比現(xiàn)場(chǎng)攪拌生產(chǎn)的混凝土要大，且混凝土中一般摻加了礦粉、粉煤灰。這種情況下，要想避免由于混凝土路面（地面）面層強(qiáng)度降低而造成起砂、起粉現(xiàn)象，在商品混凝土滿足強(qiáng)度要求的前提下，更要重視混凝土的施工及養(yǎng)護(hù)過(guò)程控制。

針對(duì)此類問(wèn)題，我們進(jìn)行了大量的工程跟蹤檢查。通過(guò)分析我們認(rèn)為主要從以下三個(gè)方面控制，可很好地解決混凝土路面（地面）起砂、起粉現(xiàn)象。

（1）嚴(yán)格控制混凝土坍落度在80±20mm范圍。

（2）混凝土板做面。第一步先找平抹平，待混凝土表面無(wú)泌水時(shí)（最好采用真空吸水工藝），先用帶有浮動(dòng)圓盤的重型抹面機(jī)粗抹一遍，將混凝土表面浮漿抹進(jìn)混凝土內(nèi)，然后用帶有振動(dòng)圓盤的輕型抹面機(jī)或人工細(xì)抹一遍，最后人工壓光抹平。采用抹面機(jī)抹平及人工抹面壓光過(guò)程中嚴(yán)禁在混凝土板面上灑水。

（3）混凝土板面養(yǎng)護(hù)?；炷恋孛婷鎸右话悴捎脡汗獬尚停炷谅访婷鎸右话悴捎美?、壓痕或刻痕成型。混凝土地面壓光成型、混凝土路面拉毛或壓痕后應(yīng)隨即覆蓋一層塑料薄膜，塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)3天內(nèi)應(yīng)禁止人員行走，使混凝土面層得到最早期的保濕養(yǎng)護(hù)，后期應(yīng)澆水養(yǎng)護(hù)至14天(圖2)。這對(duì)提高混凝土面層強(qiáng)度可起到至關(guān)重要的作用。路面（地面）澆筑施工早期不宜采用澆水養(yǎng)護(hù)，由于商品混凝土大都摻加了礦粉、粉煤灰，混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢，如采用澆水養(yǎng)護(hù)，過(guò)早由于混凝土表面強(qiáng)度低，面層易被水浸泡剝落，而等到面層具有一定強(qiáng)度再澆水養(yǎng)護(hù)，這時(shí)由于早期失養(yǎng)，混凝土表面強(qiáng)度將會(huì)大大降低，這在干燥、高溫季節(jié)將更為嚴(yán)重。在冬季施工，如混凝土板面不能保證早期保溫養(yǎng)護(hù)，使混凝土板面受凍，都可造成混凝土板面起砂、起粉現(xiàn)象。

圖2 隨抹面、壓光隨覆蓋塑料薄膜澆注混凝土地面

從以上分析的三個(gè)方面控制措施看，前兩方面措施與養(yǎng)護(hù)無(wú)關(guān)，且是很關(guān)鍵的，但混凝土板面的早期養(yǎng)護(hù)對(duì)避免混凝土路面（地面）起砂、起粉現(xiàn)象也是至關(guān)重要的，必須認(rèn)真做好的。

4 對(duì)混凝土碳化的影響

通常情況下，混凝土空隙中充滿了由于水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的Ca(OH)2飽和溶液，其堿度很高，pH值在11以上。這種堿性介質(zhì)對(duì)鋼筋有良好的保護(hù)作用，使鋼筋表面沉積一層致密的、難溶的Fe2O3、Fe3O4和Fe(OH)2薄膜,稱為鈍化膜，它可保護(hù)鋼筋不被腐蝕。而當(dāng)空氣中的CO2與混凝土中的Ca(OH)2反應(yīng)，生成中性的CaCO3后,混凝土即碳化。碳化后的混凝土pH值降低，對(duì)鋼筋的保護(hù)作用減弱。

影響混凝土碳化速度的因素很多，但主要還是混凝土的密實(shí)度，即抗?jié)B性能，它影響CO2在混凝土內(nèi)的擴(kuò)散速度?；炷猎矫軐?shí)，外界氣體只能作用于混凝土表面而向內(nèi)部滲透比較困難，混凝土碳化速度就會(huì)非常緩慢。

隨著混凝土技術(shù)的進(jìn)步，大量礦粉、粉煤灰摻加到混凝土中，不僅使大量工業(yè)廢料得到利用，同時(shí)改善了混凝土的許多性能。但隨著大量摻合料的摻入，混凝土的堿度下降，如再不能保證早期養(yǎng)護(hù)，混凝土表層強(qiáng)度、密實(shí)度下降，將使混凝土碳化速度加快。

在大量的工程實(shí)體回彈檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)，同期采用相同混凝土澆筑的柱與墻體部位，柱拆模后及時(shí)纏裹一層塑料薄膜保濕養(yǎng)護(hù)，其60d碳化深度一般在1.5mm以內(nèi)；而墻體部位拆模后不采取任何養(yǎng)護(hù)措施，或養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、時(shí)間過(guò)少，其60d碳化深度大都會(huì)超過(guò)3.0mm，且越低強(qiáng)度等級(jí)混凝土碳化越嚴(yán)重，碳化深度可高達(dá)5.0mm以上，其實(shí)質(zhì)還是混凝土表層強(qiáng)度、密實(shí)度低所引起的?；炷撂蓟^(guò)快，碳化深度過(guò)大不僅嚴(yán)重影響混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)作用，也使采用回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的準(zhǔn)確性大大降低。

采取及時(shí)養(yǎng)護(hù)的混凝土表層強(qiáng)度高，而不養(yǎng)護(hù)的結(jié)構(gòu)部位，表層強(qiáng)度低，用磨石可很輕松地將混凝土打磨掉，混凝土表面粉化現(xiàn)象嚴(yán)重。這些部位混凝土碳化速度都快，這與混凝土早期養(yǎng)護(hù)不足具有直接的關(guān)系。

5 對(duì)夏、冬期澆筑混凝土性能的影響

（1）夏季氣溫高，混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)快，同時(shí)混凝土中的水分蒸發(fā)速度也快，大量水分的蒸發(fā)將會(huì)影響膠凝材料的水化，從而影響混凝土最終強(qiáng)度及各種性能的發(fā)展。大量水分很快失去，不僅產(chǎn)生較大的干縮變形，且在混凝土強(qiáng)度不高的情況下發(fā)生，極易造成混凝土的開(kāi)裂。因此夏季混凝土澆筑施工尤其要注意早期保濕養(yǎng)護(hù)，切不可使混凝土暴曬失水，這將對(duì)混凝土的強(qiáng)度及各項(xiàng)性能造成無(wú)法挽回的損失。根據(jù)不同部位混凝土澆筑后應(yīng)及時(shí)采取覆蓋塑料薄膜、噴刷養(yǎng)生液或覆蓋棉毯、草簾反復(fù)灑水保濕養(yǎng)護(hù)。

（2）冬期混凝土澆筑施工，保濕已不是主要問(wèn)題，關(guān)鍵是混凝土澆筑完畢后早期的保溫養(yǎng)護(hù)。據(jù)有關(guān)資料介紹，混凝土成型后立即受凍，其強(qiáng)度損失率高達(dá)30%～70%，水灰比越大，強(qiáng)度損失率越高。受凍前標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度損失越小。因此，我國(guó)《建筑工程冬期施工規(guī)程》對(duì)冬期澆筑的混凝土受凍前應(yīng)具有的最低強(qiáng)度——臨界強(qiáng)度作了規(guī)定。

普通混凝土采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制時(shí)，臨界強(qiáng)度應(yīng)為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值的30%；采用礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土，應(yīng)為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值的40%。摻用防凍劑的混凝土，當(dāng)室外最低氣溫不低于-15℃時(shí)不得小于4MPa，當(dāng)室外最低氣溫不低于-30℃時(shí)不得小于5MPa。

因此，嚴(yán)冬季節(jié)混凝土澆筑后應(yīng)及時(shí)采取可靠有效的保溫措施，使混凝土受凍前得到很好的預(yù)養(yǎng)，盡快達(dá)到臨界強(qiáng)度，才可使混凝土免受凍害。

現(xiàn)場(chǎng)施工人員有一種不正確的認(rèn)識(shí)，就是冬期混凝土生產(chǎn)已摻加防凍劑，不必再覆蓋保溫或不必及時(shí)覆蓋，這是極其錯(cuò)誤的。如上所述，《冬施規(guī)程》規(guī)定，即使已摻加防凍劑的混凝土，也要采取預(yù)養(yǎng)措施，覆蓋保溫，使混凝土達(dá)到臨界強(qiáng)度后才可免受凍害。況且受混凝土價(jià)格及成本因素的影響，有的混凝土生產(chǎn)企業(yè)防凍劑往往達(dá)不到有效摻量或者采用劣質(zhì)防凍劑?；炷猎馐軆龊?，內(nèi)部將產(chǎn)生微裂紋，集料界面出現(xiàn)松動(dòng)，混凝土與鋼筋的粘結(jié)力、抗?jié)B性、抗凍性等耐久性指標(biāo)均下降。

一般來(lái)說(shuō)，日最低氣溫-5℃以上，混凝土中摻加早強(qiáng)劑后，采取一般的覆蓋保溫措施后，混凝土遭受凍害的可能性較小。但當(dāng)日最低氣溫在-5℃以下時(shí)，除混凝土生產(chǎn)嚴(yán)格足量摻加防凍劑、采用熱水?dāng)嚢柰?，混凝土澆筑后必須及時(shí)采取有效的保溫防護(hù)措施，才可避免混凝土遭受凍害。如現(xiàn)澆板、路面（地面）等混凝土裸露部位應(yīng)在澆筑振搗、抹壓后立即覆蓋一層塑料薄膜及多層棉氈，柱、墻部位在混凝土澆筑前，將棉氈等保溫材料纏裹在模板外面等，這些措施都是非常必要和有效的。

6 結(jié)論

隨著現(xiàn)代商品混凝土及綠色高性能混凝土的發(fā)展，混凝土中材料越來(lái)越多樣化，混凝土配制、生產(chǎn)技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)對(duì)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)提出了更高的要求。

通過(guò)以上五個(gè)方面早期養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響分析，使我們認(rèn)識(shí)到許多質(zhì)量缺陷甚至質(zhì)量事故是由于混凝土澆筑后沒(méi)有得到及時(shí)、有效的早期養(yǎng)護(hù)造成的。配制、生產(chǎn)的混凝土自身質(zhì)量固然重要，但僅有澆筑成型良好的混凝土，而不能給予混凝土科學(xué)、有效的養(yǎng)護(hù)，特別是早期養(yǎng)護(hù)，則混凝土也不能發(fā)揮它應(yīng)有的性能。

[1]張承志．商品混凝土[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．

[2]姚燕，王玲，田培．高性能混凝土[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006．

[3]JGJ104-97建筑工程冬期施工規(guī)程[S].