“類干熱”養(yǎng)護法快速推定預拌混凝土強度的試驗探索

董恒瑞，向川，林宗浩

（重慶建工新型建材有限公司，重慶401122）

“類干熱”養(yǎng)護法快速推定預拌混凝土強度的試驗探索

董恒瑞，向川，林宗浩

（重慶建工新型建材有限公司，重慶401122）

該文結(jié)合混凝土攪拌站“人、機、料、法、環(huán)”五因素現(xiàn)狀，在干熱養(yǎng)護和濕熱養(yǎng)護基礎(chǔ)上探索一種新的養(yǎng)護方式——“類干熱”養(yǎng)護，試驗結(jié)果表明采用“類干熱”養(yǎng)護法可快速推定混凝土強度，為預拌混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制環(huán)節(jié)提供良好手段。

“類干熱”養(yǎng)護；混凝土強度；預拌混凝土；混凝土養(yǎng)護法

0　引言

混凝土作為最大宗的建筑材料，被廣泛應用于各類工程中，工程質(zhì)量的好壞受到混凝土強度的直接影響。通常判定混凝土強度的依據(jù)是標準養(yǎng)護28d齡期強度，由于養(yǎng)護周期較長，使得混凝土質(zhì)量情況難以及時掌握，工程上難以做到未雨綢繆。預拌混凝土作為混凝土行業(yè)的半成品，快速評判預拌混凝土的強度一直是未被充分重視的質(zhì)量控制措施，快速準確地預測混凝土的強度可以有效控制混凝土產(chǎn)品的質(zhì)量，降低行業(yè)風險。因此，研究快速推定混凝土強度的方法十分必要。

混凝土攪拌站試驗室由于試驗條件有限，一般采用濕熱養(yǎng)護或者干熱養(yǎng)護方法快速推定混凝土強度。濕熱養(yǎng)護以高濕空氣作為介質(zhì)快速加熱促進水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的形成，但濕熱膨脹易對混凝土體積有破壞作用［1］。因此，該種養(yǎng)護方法一般需要嚴格限制升溫速率抑制混凝土早期濕脹破壞，難以大幅度縮短養(yǎng)護周期，又無法顯著減小混凝土的殘余變形。干熱養(yǎng)護比濕熱養(yǎng)護對試件體積尺寸的破壞作用小，但干熱養(yǎng)護過程中混凝土始終處在低濕介質(zhì)中，存在混凝土失水過多、水泥水化不充分、后期強度損失較大的問題［2］。

本文綜合比較干熱和濕熱的優(yōu)缺點，在充分考慮預拌混凝土攪拌站的試驗能力和實驗室條件的基礎(chǔ)上，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》中“℃·d”這一關(guān)鍵詞的理論基礎(chǔ)，提出利用電熱烘箱這一穩(wěn)定熱源，對試件采取覆膜密封方式進行干熱養(yǎng)護（下稱“類干熱”），該干熱養(yǎng)護方式可最大限度保證混凝土內(nèi)部水分不流失，兼具干熱和濕熱的優(yōu)點，可一定養(yǎng)護制度下實現(xiàn)混凝土強度的快速增長，準確預測預拌混凝土的28d強度。

1　“類干熱”脫模覆膜養(yǎng)護

在重慶建工新材攪拌站隨機選取C30混凝土，進行“類干熱”脫模覆膜快速養(yǎng)護，試驗主要步驟：混凝土試件成型-脫模-覆膜-“類干熱”養(yǎng)護-強度測定。

其中“類干熱”養(yǎng)護制度為：升溫速率25～30℃/h，恒溫溫度85℃，養(yǎng)護時間視試驗情況定，隨箱自然降溫。

圖1　“類干熱”脫模覆膜養(yǎng)護混凝土強度

圖2　標準養(yǎng)護混凝土強度

由圖1、圖2可知：在恒溫85℃、4h條件下“類干熱”帶模養(yǎng)護的混凝土強度為14.9MPa，約相當于標準養(yǎng)護2d齡期強度14.0MPa，“類干熱”養(yǎng)護6h的混凝土強度為17.3MPa，約相等于標準養(yǎng)護3d齡期強度17.0MPa；隨著“類干熱”養(yǎng)護時間的延長，混凝土強度增長出現(xiàn)倒縮，這是由于混凝土在快速養(yǎng)護時已具有一定強度，在“類干熱”養(yǎng)護過程中隨著時間的延長，混凝土強度受到部分熱脹影響。

按照阿仁尼烏斯公式m=0.273+0.0224T+0.000706T2的推算，在85℃條件下恒溫養(yǎng)護4h和6h，混凝土試件強度增長值應分別相當于標準養(yǎng)護29h和44h齡期的試塊強度，對比試驗結(jié)果可知在該快速養(yǎng)護下的混凝土強度增長與理論計算基本一致，說明“類干熱”養(yǎng)護方式是可取的。

該試驗中試件強度僅僅達到28d齡期強度的43%～50%，這一結(jié)果還難以直觀準確預測混凝土28d強度。為進一步縮短快速養(yǎng)護周期，混凝土“類干熱”養(yǎng)護試驗采取帶模養(yǎng)護方式，即試件成型后立刻覆膜并放入烘箱中養(yǎng)護，并延長恒溫養(yǎng)護時間以期提高混凝土強度增長幅度。

2　“類干熱”帶模覆膜養(yǎng)護

2.1不同試模材質(zhì)對“類干熱”養(yǎng)護的影響

采用100×100×100mm工程塑料試模和100×100×100mm鑄鐵試模同時成型，混凝土配合比見表1

表1　試驗用混凝土配合比

水泥：小南海P.O42.5R；外加劑：三圣建材ZY聚羧酸系高性能減水劑；石粉：白云石磨細石粉。

混凝土覆膜后立即放入電熱烘箱中養(yǎng)護，見圖3?！邦惛蔁帷别B(yǎng)護制度：升溫速率25℃/h，升溫時間2.5h，恒溫溫度85℃，降溫時間1h。

圖3　帶模養(yǎng)護試件（左：工程塑料試模，右：鑄鐵試模）

經(jīng)不同恒溫時間養(yǎng)護后，混凝土強度發(fā)展趨勢見圖4。

圖4　不同養(yǎng)護條件下混凝土強度

對比圖4的試驗結(jié)果可知：利用塑料試模進行帶?！邦惛蔁帷别B(yǎng)護時，混凝土強度增長較慢，且增速明顯低于鑄鐵試模帶模養(yǎng)護，塑?？焖兖B(yǎng)護24h時的強度僅為標準養(yǎng)護2d強度；快速養(yǎng)護至72h時的強度也僅是17.1MPa，該種條件下養(yǎng)護時混凝土強度發(fā)展主要集中在前24h，后期強度基本無增長，說明利用塑模帶?！邦惛蔁帷狈B(yǎng)護后混凝土強度損傷較大；雖然塑模條件下混凝土成型被薄膜密封養(yǎng)護，但試件表面水分蒸發(fā)留下較多氣孔，試件內(nèi)部呈現(xiàn)干白色，可供水化的水分不足，影響后期水化進程；另外試驗過程中出現(xiàn)塑料試模與試件的熱膨脹率明顯不一致的情況，塑料試模膨脹后對混凝土試件產(chǎn)生限位應力，試模對尚未形成強度的試件產(chǎn)生破壞。試驗后有的試件因試模的降溫收縮量大而無法脫模，塑模在烘箱中持續(xù)吸熱可能導致試件養(yǎng)護溫度超過90℃破壞水泥的水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性，影響膠結(jié)強度。

采用鑄鐵試模帶?！邦惛蔁帷别B(yǎng)護24h后試件強度為27.6MPa，相當于混凝土標準養(yǎng)護7d強度，快速“類干熱”養(yǎng)護72h后試件強度為33.0MPa，相當于標準養(yǎng)護28d強度，鑄鐵試模帶模養(yǎng)護可以較準確地預測混凝土28d強度。

2.2“類干熱”養(yǎng)護溫度對帶模養(yǎng)護試件強度的影響

為進一步驗證不同“類干熱”養(yǎng)護溫度對帶模試件強度發(fā)展的影響，同時考慮到盡可能縮短養(yǎng)護周期時間，選取75℃、85℃、95℃的恒溫溫度對試件進行快速養(yǎng)護。

隨機選取攪拌站點摻合料為石粉的C30、C40混凝土，養(yǎng)護制度：升溫速率25℃/h，升溫至設定溫度，自然降溫。試驗結(jié)果見圖5、圖6。

圖5　不同溫度下C30混凝土強度發(fā)展趨勢

圖6　不同溫度下C40混凝土強度發(fā)展趨勢

試驗結(jié)果顯示：C30和C40混凝土在帶?！邦惛蔁帷别B(yǎng)護下，強度均可較快增長；不同的恒溫養(yǎng)護溫度對強度發(fā)展趨勢影響較大，其中85℃時強度增長最快，95℃時強度增長緩慢甚至倒縮，分析比較認為在“類干熱”養(yǎng)護時存在最佳的恒溫養(yǎng)護溫度，低于最佳溫度85℃時混凝土強度增長緩慢但仍可以持續(xù)增長，高于85℃時，膠材水化進程加快并生成較多不均勻水化產(chǎn)物，對混凝土強度造成損傷，后期增長緩慢甚至倒縮［3］。

比較試件斷面（見圖7、圖8）可知：95℃養(yǎng)護時混凝土內(nèi)部視空隙率明顯偏高，該溫度條件下“類干熱”養(yǎng)護一部分水將轉(zhuǎn)化為汽，從而加劇膨脹作用，而且由于孔內(nèi)壓力的增加，還會引起內(nèi)部產(chǎn)生微細裂紋［4］。

圖7　類干熱85℃養(yǎng)護混凝土斷面形貌

圖8　類干熱95℃養(yǎng)護混凝土斷面形貌

3　結(jié)論

“類干熱”養(yǎng)護既可消弱濕熱養(yǎng)護對混凝土體積濕熱膨脹的危害又可減弱干熱養(yǎng)護條件下對混凝土水分的過度蒸發(fā)，“類干熱”養(yǎng)護方式可以較好地實現(xiàn)混凝土強度的快速增長。

在“類干熱”養(yǎng)護制度下，采用鑄鐵試模帶模養(yǎng)護可以縮短強度推定周期；

“類干熱”養(yǎng)護存在最佳恒溫養(yǎng)護溫度，低于最佳溫度時將延長推定周期，高于最佳溫度時，混凝土后期強度發(fā)展受損。

［1］遲培云，張鈺成，楊玉武.混凝土干—濕熱法養(yǎng)護的機理研究［J］.混凝土與水泥制品，2001（3）：11-14．

［2］龐強特.關(guān)于混凝土干熱養(yǎng)護機理的討論（一）［J］.混凝土及建筑構(gòu)件，1979（5）：6-11．

［3］ZákoutskyJ，Tydlitát V，ErnyR．Effect of temperature on the early-stage hydrationcharacteristics of Portland cement：A large-volume calorimetricstudy［J］．Construction and Building Materials，2012，36：969-976．

［4］張文華，張云升.高溫養(yǎng)護條件下現(xiàn)代混凝土水化、硬化及微結(jié)構(gòu)形成機理研究進展［J］.硅酸鹽通報，2015，35（1）：150-154.

責任編輯：孫蘇，李紅

Experimental Exploration of“Similar Dry-hot”Curing Method for Fast Judging Pre-mixed Concrete Strength

Combined with the current situation of the five factors of"human，machine，material，method and phrase"in concrete batching plant，this paper explores a new curing method based on dry-hot and humid curing--"similar dry-hot"curing.The study shows that"similar dry-hot"curing can quickly judge concrete strength，offering a good means for the quality controlling of pre-mixed concrete.

“similar dry-hot”curing；concrete strength；pre-mixed concrete；concrete curing

TU528.52

A

1671-9107（2016）09-0060-03

10.3969/j.issn.1671-9107.2016.09.060

2016-05-18

董恒瑞（1988-），男，河南商丘人，本科，助理工程師，主要從事混凝土技術(shù)與管理。