特別策劃：混凝土后期強度發(fā)展緩慢的原因分析及解決方法

王海濤（天津市飛龍砼外加劑有限公司，主任工程師）

耿加會（舞陽縣惠達公路工程有限公司，工程師）

鄧磊（貴州科之杰新材料有限公司，工程師）

隨著現(xiàn)代工程技術(shù)的發(fā)展，對混凝土的工作性能、力學(xué)性能、耐久性能等方面也提出了更高要求，在城市地鐵、跨海大橋、水電項目等國家重點項目中混凝土原材料的選用與混凝土配合比設(shè)計參數(shù)中能嚴加控制，但在商品混凝土中因市場惡性競爭，基于成本壓力造成原材料種類復(fù)雜多變，出現(xiàn)的問題也較多。

造成混凝土后期強度發(fā)展緩慢原因從混凝土原材料及施工養(yǎng)護兩方面影響較為明顯，粉料中水泥的自身強度發(fā)展變化影響最為明顯，硅酸鹽水泥由原材料燒制的熟料與石膏（硫酸鈣）磨細而成，熟料中的主要成分有硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）、鋁酸三鈣（C3A）、鐵鋁酸四鈣（C4AF），硅酸三鈣是水泥早期強度的主要來源，水化速度較快、水化發(fā)熱量較大；硅酸二鈣是水泥后期強度的主要來源，水化速度很慢、水化發(fā)熱量最小。鋁酸三鈣的水化最快，水化放熱量最大、水化物強度最低、干縮最大。在我國目前的生產(chǎn)工藝下，提高水泥早期強度的主要措施，實際上是增加水泥中 C3S、C3A 含量，并提高水泥的比表面積，導(dǎo)致水化速率過快，混凝土收縮大抗裂性下降，混凝土微觀結(jié)構(gòu)不良，抗腐蝕差；其次大摻量粉煤灰、礦粉，特別是摻入活性礦粉水化更慢，若能按規(guī)范進行養(yǎng)護其 56天，90 天后期強度仍會緩慢增長，但實際上很多工地前期養(yǎng)護做得遠遠不夠，造成礦物摻合料水化不充分，影響后期強度發(fā)展?；炷链笞诓牧现猩笆?、含粉量過高，部分還存在嚴重風(fēng)化現(xiàn)象，級配不合理，造成混凝土工作性能差，不僅影響現(xiàn)場施工，也會造成后期強度發(fā)展緩慢

解決辦法：

（1）針對水泥早期水化過快造成 7 天強度偏高、28 天強度增長緩慢甚至不增長現(xiàn)象，根據(jù)攪拌站材料及適時環(huán)境溫度在保證混凝土凝結(jié)時間不影響正常施工的前提下，適當(dāng)提高外加劑里的保坍和緩凝成份，抑制水泥早期水化速率，使混凝土 3 天、7 天、14 天強度恢復(fù)到合理的強度設(shè)計參數(shù)范圍，形成有規(guī)律的增長；單一做水泥膠砂試驗反映不明顯，建議按照實際配合比中礦摻比例的參數(shù)做膠砂強度試驗作為原料進廠控制的措施，做好膠凝材料之間的匹配性；及時掌握砂石大宗材料的變化，優(yōu)化砂石級配。

（2）現(xiàn)場施工養(yǎng)護制度須有效執(zhí)行。混凝土是水硬性材料，混凝土養(yǎng)護是保證混凝土施工質(zhì)量的一項重要工序。在混凝土強度增長期，為避免表面蒸發(fā)和其他原因造成的水分損失，使混凝土水化作用得到充分的進行，保證混凝土后期的強度正常發(fā)展及耐久性等技術(shù)指標(biāo)。

混凝土強度是工程質(zhì)量控制和工程驗收的一項重要內(nèi)容，也必然成為混凝土企業(yè)技術(shù)人員、施工單位等關(guān)注的重點。在混凝土生產(chǎn)和工程實踐中經(jīng)常會遇到混凝土早期強度（7d 強度）偏高，28d 以后強度增長緩慢，即“前期畸形，后期不良”的現(xiàn)象?；炷猎缙趶姸冗^快地增長，一方面影響后期強度的增長，另一方面早期強度過快增長往往伴隨著較高的水化速率，水化熱高，給混凝土裂縫控制帶來困難，不利于混凝土的耐久性能。

1 造成混凝土早強的因素

混凝土早期強度偏高，是多種因素造成的：

（1）近年來，由于施工速度的加快，施工單位希望混凝土具有較高的早期強度，混凝土早期強度的快速增長可以滿足快速施工的需要。此外，混凝土早期強度快速增長，可以滿足施工單位早期盡快拆模的需要，這樣可以加快模板的周轉(zhuǎn)，提高模板應(yīng)用效率。因此，施工單位希望混凝土早期強度高。

（2）混凝土強度是工程驗收的重要指標(biāo)，強度的檢測相對其他技術(shù)指標(biāo)要簡單、快捷?；炷疗髽I(yè)技術(shù)人員往往從心理上比較重視混凝土強度，有時會擔(dān)心混凝土強度不足，不能滿足工程驗收要求?；炷良夹g(shù)人員對混凝土強度的過分重視，往往形成“混凝土強度第一、強度唯一”的思想。在混凝土強度唯一的思想支配下，設(shè)計配合比時擔(dān)心混凝土強度不夠，使得混凝土早期強度偏高，7d 達到設(shè)計的 90%，甚至超過 100%，否則心里不踏實。

（3）水泥技術(shù)的發(fā)展為混凝土早期強度偏高起到了推波助瀾的作用。首先，水泥中的 C3A、C3S 含量增加，提高了早期水泥強度，后期強度增長緩慢。其次，水泥粉磨工藝的發(fā)展，使得水泥熟料越磨越細，水泥中粒徑在 1μm 以下的細顆粒加速了水泥的水化速率，提高早期強度，幾乎對后期強度沒有任何貢獻，倒是對早期的水化熱、混凝土的自收縮和干燥收縮有貢獻。再次，水泥生產(chǎn)企業(yè)在環(huán)保壓力下，廢氣禁止外排，造成窯內(nèi)高溫區(qū)氣相的堿無法在窯外冷凝到粉塵表面排除到窯外，所有原、燃材料帶入窯內(nèi)的堿幾乎全部留在熟料中，水泥堿含量提高。最后，水泥粉磨過程中，添加的某些助磨劑具有早強作用，加速水泥水化，提高早期強度，不利于后期強度的發(fā)展，如醇氨胺類助磨劑。

2 影響混凝土后期強度增長的因素

混凝土后期強度的持續(xù)增長受多種因素制約，其中既有原材料質(zhì)量、配合比設(shè)計的因素，也包含后期施工養(yǎng)護的因素。

（1）水泥強度的增長趨勢對混凝土強度增長具有直接影響，一般來說，水泥早期強度高、后期發(fā)展緩慢，混凝土強度也會表現(xiàn)出類似的強度發(fā)展趨勢。

（2）粉煤灰品種和摻量對混凝土后期強度的增長具有重要影響，一般來說粉煤灰品種和質(zhì)量對混凝土強度增長的影響大于摻量的影響。目前，市場上粉煤灰供不應(yīng)求，問題粉煤灰層次不窮，如氨味粉煤灰、脫硫灰、噴油灰、非玻璃體灰以及添加石灰石粉等物質(zhì)的假粉煤灰，這些粉煤灰往往常規(guī)指標(biāo)檢測合格，但會對混凝土強度，尤其是長期性能產(chǎn)生不利影響。

（3）骨料含泥量

骨料含泥量直接影響混凝土中水泥漿體與骨料的粘接力，含泥量越高，混凝土強度降低越明顯。砂的含泥量在 3% 以內(nèi)，對混凝土強度影響不明顯；含泥量3%～5% 時，通過合理的養(yǎng)護依然可以滿足設(shè)計要求，但砂含泥量超過 5% 以后，混凝土各齡期強度均出現(xiàn)不同程度的降低，而且還造成混凝土后期強度增長緩慢。即使在使用含泥量偏大的砂石骨料時適當(dāng)增加水泥用量以獲得滿意的早期強度，但后期混凝土強度增長緩慢的缺點依然難以克服。

（4）混凝土后期養(yǎng)護是保障后期強度持續(xù)增長的重要因素。混凝土的 28d 抗壓強度與保濕養(yǎng)護時間有著密切的關(guān)系，混凝土早期保濕養(yǎng)護不足造成過早失水，造成部分水泥顆粒失去水化，不利于后期強度的持續(xù)增長。實踐發(fā)現(xiàn)，澆筑 1d 脫模的混凝土不再保濕養(yǎng)護，其 28d 回彈強度僅為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件抗壓強度的 80%，保濕養(yǎng)護僅 2d 或 3d 的混凝土，其 28d 回彈強度僅為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護試件 28d 抗壓強度的 85% 或 90%，由此可見，保濕養(yǎng)護對后期強度的增長很重要。

3 針對混凝土早期強度高、后期強度增長緩慢的一些建議

混凝土早期強度高后期強度增長緩慢不利于混凝土耐久性能的發(fā)揮，如裂縫控制難度增加。在混凝土工程實踐中要避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，使混凝土強度良性發(fā)展，要加強原材料進場質(zhì)量控制、配合比設(shè)計以及后期的施工養(yǎng)護等環(huán)節(jié)。具體做法有一下幾點：

（1）注意水泥選用。選擇水泥時，應(yīng)盡量選擇早期強度適中（如 3d 強度 26～28MPa）、28d 強度高的水泥，選擇 3d 到 28d 強度增長較大的水泥。

（2）加強粉煤灰等礦物摻合料的質(zhì)量控制。加強礦物摻合料活性指數(shù)檢測，選擇活性發(fā)展良好的礦物摻合料，避免使用早期活性合格、后期活性偏低的摻合料，保障混凝土強度良性發(fā)展。

（3）控制骨料含泥量。依據(jù)各自公司生產(chǎn)、試驗實踐數(shù)據(jù)設(shè)立砂石骨料含泥量極限值，超過極限值應(yīng)拒絕使用。

（4）混凝土配合比設(shè)計時，充分調(diào)整水泥與礦物摻合料添加比例，使設(shè)計的配合比早期強度滿足施工要求，后期利于礦物摻合料二次水化作用持續(xù)增長。不同品種、不同質(zhì)量的礦物摻合料與水泥搭配的最佳比例不同，甚至不同水膠比下，礦物摻合料最佳比例也不相同。因此，應(yīng)以試驗結(jié)果為依據(jù)，切忌盲目使用礦物摻合料。

（5）督促施工單位加強保溫、保濕養(yǎng)護，嚴格執(zhí)行養(yǎng)護制度，保障混凝土強度持續(xù)增長。

混凝土后期強度發(fā)展緩慢的原因有以下幾個方面：

（1）水泥組分中鋁酸鹽含量較高，鋁酸鹽是通常所用的堿性速凝劑的主要成分，其參與配制的混凝土后期強度常有倒縮現(xiàn)象，這可能是由于水化鋁酸鹽礦物轉(zhuǎn)晶引起。

（2）水泥安定性不好，水泥中游離氧化鈣遇水滯后反應(yīng)，引起體積膨脹造成后期強度下降。

（3）混凝土中含有堿骨料，產(chǎn)生堿骨料反應(yīng)，造成內(nèi)部裂縫，致使混凝土后期強度下降。

（4）水泥過細、堿含量高、含有早強或采用無機助磨劑（如鈉鹽、鋁酸鹽、 銨鹽等）生產(chǎn)的水泥，配制的混凝土往往后期強度會有倒縮現(xiàn)象。

（5）混凝土中摻入了高堿早強劑、速凝劑，導(dǎo)致后期強度下降。

（6）蒸汽養(yǎng)護的混凝土構(gòu)件后期強度偏低。混凝土養(yǎng)護溫度越低，水泥水化速度越慢，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)越密實，其后期強度發(fā)展越有后勁；反之，混凝土養(yǎng)護溫度越高，水泥水化速度越快，混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)越疏松，其后期強度就越?jīng)]有后勁，尤其對混凝土的抗折強度影響較大。

（7）聚羧酸高效減水劑與萘系減水劑攪拌的混凝土混合使用時，其后強度會明顯下降。

（8）摻碳酸鉀防凍劑的混凝土，后期強度會下降。因為碳酸鉀與水泥中 C3A 反應(yīng)，生成疏松結(jié)構(gòu)的水化碳酸鋁鈣，又與水泥水化產(chǎn)物 Ca(OH)2反應(yīng)，生成水化碳酸鈣，高溫下分解破壞水泥石結(jié)構(gòu)，使混凝土強度倒縮。

解決措施：

（1）使用少量的粉煤灰

可在混凝土中適當(dāng)采用少量粉煤灰等量替代水泥，不僅可以有效地提高混凝土的后期強度，還能有效降低混凝土成本。

（2）適量的微硅粉

適量的微硅粉可填補混凝土后期硬化過程中因為水化等因素產(chǎn)生的微小縫隙，從而提高后期強度。

（3）良好的養(yǎng)護環(huán)境

混凝土強度發(fā)展需要充足的水分，以使其膠凝材料充分水化?；炷帘┞对谕饷姝h(huán)境中，水分易蒸發(fā)，所以要重視混凝土的濕養(yǎng)護，創(chuàng)造良好的養(yǎng)護環(huán)境。

（4）適合的混凝土外加劑

使用適量的聚羧酸減水劑，聚羧酸減水劑 pH 為4.5～6.5，且聚羧酸減水劑不與脂肪族或萘系減水劑復(fù)配使用。

（5）無堿速凝劑

對于噴射混凝土，使用液體無堿速凝劑，按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T 25159—2017《噴射混凝土用速凝劑》后期強度通常能保證 90% 以上，甚至能達到 100% 以上。