不同養(yǎng)護(hù)方式的混凝土強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律探討

張 濤，蘭英靜，王 楠

(1．神華新準(zhǔn)鐵路公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000;2．包頭市鋼鹿建筑材料有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010;3．上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(集團(tuán))有限公司 安徽分公司，安徽 合肥 230000)

不同養(yǎng)護(hù)方式的混凝土強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律探討

張 濤1，蘭英靜2，王 楠3

(1．神華新準(zhǔn)鐵路公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000;2．包頭市鋼鹿建筑材料有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 包頭 014010;3．上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(集團(tuán))有限公司 安徽分公司，安徽 合肥 230000)

在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、沸煮養(yǎng)護(hù)和烘制養(yǎng)護(hù)3種養(yǎng)護(hù)方式下，分別加入粉煤灰和礦渣粉，分析混凝土強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律，從而判斷混凝土達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度時的最佳沸煮或烘制養(yǎng)護(hù)時間。結(jié)果表明：標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時，摻粉煤灰混凝土的后期強(qiáng)度增長最大，其次是摻礦渣粉的混凝土，再次是基準(zhǔn)混凝土;標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3 d后，沸煮養(yǎng)護(hù)48 h或烘制養(yǎng)護(hù)16～24 h與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度接近;標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d后，沸煮或烘制養(yǎng)護(hù)24 h強(qiáng)度超過標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度;沸煮或烘制養(yǎng)護(hù)能快速激發(fā)水泥、粉煤灰和礦渣粉的潛在活性，使混凝土快速達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度;為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度，隨著粉煤灰、礦渣粉摻量的增加，所需沸煮或烘制時間減少;烘制養(yǎng)護(hù)混凝土的強(qiáng)度略高于沸煮養(yǎng)護(hù)混凝土。

標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 沸煮養(yǎng)護(hù) 烘制養(yǎng)護(hù) 混凝土強(qiáng)度

在鐵路工程中混凝土強(qiáng)度是混凝土質(zhì)量控制的核心內(nèi)容，是結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工的重要依據(jù)，而規(guī)范中規(guī)定混凝土抗壓強(qiáng)度需標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)至28 d時測得。顯然取得強(qiáng)度值需要較長時間，對于工期緊的工程，不能及時預(yù)測混凝土的質(zhì)量狀況，也不能及時調(diào)整混凝土配合比進(jìn)行質(zhì)量控制，這給鐵路工程質(zhì)量管理帶來諸多問題［1-3］。如果能提前預(yù)測和判定混凝土的強(qiáng)度，那么這些問題就迎刃而解。

加速養(yǎng)護(hù)一般是通過提高混凝土的養(yǎng)護(hù)溫度來激發(fā)膠凝材料的活性，促進(jìn)水化進(jìn)程，使混凝土強(qiáng)度在短時間內(nèi)快速提高［4］。加速養(yǎng)護(hù)的時間、溫度、方式?jīng)Q定了最終的混凝土強(qiáng)度。本文分析標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、沸煮養(yǎng)護(hù)和烘制養(yǎng)護(hù)3種養(yǎng)護(hù)方式下加入粉煤灰、礦渣粉后混凝土強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律，從而判斷混凝土達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度時的最佳沸煮或烘制養(yǎng)護(hù)時間。

1 原材料及試驗方法

1.1 原材料

1)水泥:冀東P．O 42.5，標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量26.7%，28 d抗壓強(qiáng)度為54.8 MPa，其余各項指標(biāo)符合 GB 175—2007要求。

2)砂:中砂，含泥量2.8%，細(xì)度模數(shù)2.64。

3)石子:碎石，直徑5.0～31.5 mm，連續(xù)級配，其余各項指標(biāo)符合JGJ 52—2006要求。

4)粉煤灰:包頭達(dá)旗電廠Ⅱ級灰，指標(biāo)符合 GB 1596—2005要求。

5)礦渣粉:包頭宏偉公司 S75級礦渣粉，指標(biāo)符合GB 18046—2008要求。

6)水:普通自來水，符合JGJ 63—2006要求。

7)泵送劑:包頭鋼鹿建材公司B3泵送劑，減水率25%，指標(biāo)符合GB 8076—2008。

1.2 試驗方法

1.2.1 混凝土配合比

隨著混凝土技術(shù)的發(fā)展，各種摻合料和外加劑大量使用，為適應(yīng)市場需要，本文研究的混凝土中摻入了粉煤灰、礦渣粉和高效減水劑?；炷猎O(shè)計強(qiáng)度等級為C30，試驗配合比及拌合物坍落度如表1所示。

1.2.2 養(yǎng)護(hù)方法

1)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù):自然養(yǎng)護(hù)24 h脫模后將試件放入溫度(20±2)℃、相對濕度95%的養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)。

2)沸煮養(yǎng)護(hù):由于早期高溫養(yǎng)護(hù)影響混凝土后期抗壓強(qiáng)度，因此本文將試塊分別標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3 d，7 d后進(jìn)行沸煮養(yǎng)護(hù)，0.5 h±5 min加溫至沸騰(96℃)，沸煮8 h，16 h，24 h，48 h 時取出試塊，冷卻至室溫后再進(jìn)行抗壓試驗。

3)烘制養(yǎng)護(hù):將試塊分別標(biāo)養(yǎng)3 d，7 d后用塑料袋包裹密封后放入烘箱中，0.5 h±5 min溫度升高至96 ℃，烘養(yǎng) 8 h，16 h，24 h，48 h 時取出試塊，冷卻至室溫后進(jìn)行抗壓試驗。

表1 混凝土配合比

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試驗

混凝土的強(qiáng)度測定以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度為依據(jù)，表2為混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度。

表2 混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度 MPa

由表2可見:

1)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時摻入粉煤灰、礦渣粉的混凝土3 d，7 d強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土低，28 d時摻10%粉煤灰的混凝土與基準(zhǔn)混凝土強(qiáng)度接近，摻10%礦渣粉的稍高，90 d時摻20%粉煤灰、礦渣粉的強(qiáng)度與基準(zhǔn)混凝土持平;摻30%摻合料的混凝土強(qiáng)度低于基準(zhǔn)混凝土。

2)摻粉煤灰混凝土的后期強(qiáng)度增長最大，其次是摻礦渣粉的混凝土，再次是基準(zhǔn)混凝土。這主要是由于粉煤灰和礦渣粉不能與水直接發(fā)生水化作用，只能在水泥水化產(chǎn)物氫氧化鈣的激發(fā)下進(jìn)行水化，生成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣填充在水泥水化產(chǎn)物與水化硅酸鈣之間的孔隙中［5］。因此摻入粉煤灰、礦渣粉的混凝土早期強(qiáng)度較低，摻量適宜時可以提高后期強(qiáng)度。若粉煤灰、礦渣粉摻量過多，水泥水化作用所產(chǎn)生的氫氧化鈣太少，粉煤灰的活性得不到充分發(fā)揮，混凝土后期強(qiáng)度也得不到提高。

2.2 混凝土沸煮養(yǎng)護(hù)試驗

混凝土沸煮養(yǎng)護(hù)試驗結(jié)果如表3和表4所示。

表3 混凝土標(biāo)養(yǎng)3 d后沸煮養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度 MPa

表4 混凝土標(biāo)養(yǎng)7 d后沸煮養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度 MPa

由表3和表4可以看出:

1)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3 d后沸煮0～16 h強(qiáng)度增長較快，沸煮24～48 h強(qiáng)度增長緩慢;標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d后沸煮養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度增長較為緩慢。

2)基準(zhǔn)混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3 d后沸煮48 h的強(qiáng)度接近標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度;標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d后沸煮24 h的強(qiáng)度超過標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度。

3)為達(dá)到混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度，隨著粉煤灰、礦渣粉摻量增加，所需沸煮時間減少。這是由于水泥水化作用是混凝土強(qiáng)度提高的主要原因，周圍環(huán)境溫度對水泥水化作用有顯著影響，溫度升高，水化反應(yīng)加速，混凝土強(qiáng)度快速發(fā)展。在水化初期，僅僅是水泥的水化反應(yīng)，隨著齡期的延長，礦渣粉及粉煤灰開始發(fā)生二次水化反應(yīng)，消耗大量水泥水化生成的氫氧化鈣，促進(jìn)水泥水化反應(yīng)的進(jìn)行，又促進(jìn)了礦物摻合料的火山灰反應(yīng)，礦物摻合料的反應(yīng)隨著水化程度增加而增加，所以沸煮養(yǎng)護(hù)促進(jìn)了礦物摻合料的反應(yīng)程度［6-8］。

2.3 混凝土烘制養(yǎng)護(hù)試驗

混凝土烘制養(yǎng)護(hù)試驗結(jié)果如表5和表6所示。

表5 混凝土標(biāo)養(yǎng)3 d后烘制養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度 MPa

表6 混凝土標(biāo)養(yǎng)7 d后烘制養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度 MPa

混凝土烘制養(yǎng)護(hù)的強(qiáng)度變化規(guī)律與沸煮養(yǎng)護(hù)基本相同。由表5、表6可見:

1)混凝土烘制時間在0～16 h時強(qiáng)度迅速增長，在24～48 h時強(qiáng)度增長緩慢。

2)為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d的強(qiáng)度，隨著粉煤灰、礦渣粉摻量的增加，所需烘制時間減少。

3)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3 d后烘制養(yǎng)護(hù)16～24 h與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度接近;標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d后烘制24 h強(qiáng)度超過標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度，與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)56 d強(qiáng)度接近。原因在于烘制養(yǎng)護(hù)加速了水化作用，能快速提高混凝土強(qiáng)度，因而能較快達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d的強(qiáng)度。

對照沸煮養(yǎng)護(hù)試驗結(jié)果可知，同樣養(yǎng)護(hù)條件下，烘制養(yǎng)護(hù)混凝土強(qiáng)度略高于沸煮養(yǎng)護(hù)混凝土強(qiáng)度，這可能是因為沸煮時在水壓作用下試塊中滲入水分，水分所占孔隙不能閉合，而烘制養(yǎng)護(hù)隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行毛細(xì)孔逐漸閉合，使得混凝土結(jié)構(gòu)更密實，從而提高混凝土強(qiáng)度。

3 結(jié)論

1)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時，摻粉煤灰混凝土的后期強(qiáng)度增長最大，其次是摻礦渣粉的混凝土，再次是基準(zhǔn)混凝土。

2)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3 d后沸煮養(yǎng)護(hù)48 h或烘制養(yǎng)護(hù)16～24 h與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度接近;標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d后沸煮或烘制養(yǎng)護(hù)24 h強(qiáng)度超過標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d強(qiáng)度。

3)沸煮或烘制養(yǎng)護(hù)能快速激發(fā)水泥、粉煤灰和礦渣粉的潛在活性，使混凝土快速達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d的強(qiáng)度。

4)為達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d的強(qiáng)度，隨著粉煤灰、礦渣粉摻量的增加，所需沸煮、烘制時間減少。

5)烘制養(yǎng)護(hù)混凝土的強(qiáng)度略高于沸煮養(yǎng)護(hù)混凝土。

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TU528．45

A

10．3969/j．issn．1003-1995．2013．09．41

1003-1995(2013)09-0131-03

2013-01-30;

2013-07-06

張濤(1970— )，女，山東榮成人，高級工程師，碩士。

(責(zé)任審編 李 樂)