两种养护条件混凝土抗压强度的对比分析

黄华学

0.前言

混凝土是由粗的粒状材料（集料或填充料）镶嵌于坚硬的基质材料（水泥或胶结料）中所组成的复合材料，基质材料填充于集料颗粒间的空隙中，并将它们胶结在一起[1]。

普通混凝土是一种用途最广泛的建筑材料,在日常生活中几乎各个方面都直接或间接地涉及到混凝土，如工业与民用建筑、交通轨道、给水与排水工程、水利工程以及地下工程、国防建筑等领域，在国家基本建设中有着重要地位。混凝土的宏观组织呈堆聚状, 它是由各种形状和大小不一的集料颗粒和水泥所组成, 其中起胶结作用的物质是水泥浆凝结硬化而成的“水泥石”。我们可将混凝土看作是“水泥石”与粗细集料组成的复合材料。混凝土浇捣后，之所以能逐渐凝结硬化，主要是因为水泥水化作用的结果，而水化作用则需要适当的温度和湿度条件，因此为了保证混凝土有适宜的硬化条件，使其强度不断增长，必须对混凝土进行养护。混凝土的养护目的，一是创造各种条件保证“水泥石”形成过程中水泥水化反应能正常进行，使水泥充分水化，加速混凝土硬化；二是防止混凝土成型后暴晒、风吹、寒冷等条件而出现的不正常收缩、裂缝等破损现象，这些主要取决于环境的温度和湿度[2]。

在实际工程中一般采取自然养护措施，即在自然环境中养护。通过对标准养护条件和自然养护条件下混凝土强度发展规律的研究，不仅可以为我们在实际工程建设施工中选择何种养护措施提供合理的依据，同时也可使我们对混凝土的强度发展过程有更清楚的了解。因此，研究混凝土在标准养护和自然养护两种养护制度下的强度发展规律有着重要意义。

试验原材料

水泥： 北京太行前景P.O42.5级，比表面积341，3d抗压强度为26.8MPa，28d抗压强度为48.8MPa。

细 集 料：河北遵化，中砂，细度模数2.58，含泥量为0.77%。

碎石：河北三河，5～20mm碎石，连续级配，压碎值8%，针片状3%，含泥量为0.2%。

拌 合 水：天津汉沽农场地下水。

试验方法及结果

2.1试验方法

在不同水灰比、不同龄期、不同养护制度下，研究混凝土强度的发展。

标准养护：采用工地标准养护室，温度控制在（20±2）℃，湿度控制在90％以上。

自然养护：放在室外，采用土工布覆盖，早晚8点浇水模拟干湿循环以及温度循环，若遇雨天采取防雨措施。

2.2混凝土抗压试件的制备

混凝土搅拌、成型采用GBJ 107-87方法进行。试样在试验室内室温条件下制备，搅拌时间均为90s，基准振捣时间为20s，成型一天后脱模。按照试验配比、试验规程制作混凝土试件150mm×150mm×150mm。按要求试拌3种水灰比，每种配比分别成型2组（2d、3d、7d、14d、28d、56d），共36组试件。

由图1、图2可以看出，无论是标准养护还是自然养护，随着水灰比的增大，混凝土的强度在各个龄期都是逐渐减小。主要是因为，随着水灰比的增大，水泥硬化后，多余的水分残留在混凝土中形成水泡或蒸发后形成气孔，大大地减少了混凝土的抗荷载的实际有效断面，而且可能在孔隙周围产生应力集中，使水泥骨料之间的结合减弱，从而减小了混凝土的抗压强度。界面过渡区为混凝土结构内部最薄弱区域，其力学性能能影响到整个混凝土的宏观力学性能。水灰比的减小能使界面过渡区得到改善，界面过渡区在混凝土制备过程中，易在骨料周围界面形成水膜，水灰比越小，单位体积内的水的量就越少，形成的水膜的厚度也就越小，界面过渡区的性能就越高。并且从两图对比中可以发现标准养护下混凝土强度的快速增长期为14天，而自然养护条件下混凝土混凝土强度的快速增长期为7天。

图3 水灰比0.45混凝土在标养和自养下的强度发展

图4 水灰比0.50混凝土在标养和自养下的强度发展

图5 水灰比0.55混凝土在标养和自养下的强度发展

从图3、图4和图5可以看出，水灰比为0.45的混凝土在自然养护条件下的早期强度比标准养护下的要高，但是后期自养强度衰减明显，远小于标养的强度。同样水灰比为0.50的混凝土自养的早期强度也稍高，但是后来也小于标养的强度。而水灰比为0.55的混凝土的则没有出现这种情形，它在自养条件下的强度一直是小于标养下的强度。这是因为养护温度高，有利于混凝土中水泥水化的进行。但是急促的初期水化反应会导致水化产物的不均匀分布, 水化产物分布低的地方成为水泥石中的薄弱环节, 从而降低整体的强度；水化产物分布高的区域包裹在水泥粒子的周围, 妨碍水化反应的继续进行, 从而减少水化产物的产量。在养护温度较低的情况下, 由于水化缓慢, 具有充分的扩散时间, 从而使水化产物得以在水泥石中均匀分布。因此自然养护条件下水灰比为0.45和0.50的混凝土早期强度较高。对于水灰比为0.55的混凝土，在自然养护环境的湿度较小导致混凝土的表面的水分散失，水灰比较大的混凝土的表面与内部的水含量差异会更大，因此水化不均匀性就较高，从而在自养条件下强度一直低于标准养护。

结论

标准养护下混凝土强度快速成长期为14天，自然养护下混凝土强度快速成长期为7天，且标准养护条件下混凝土后期强度有很大提高。因此对于现场施工，应加强混凝土实体前7天的养护措施，抓住混凝土强度增长的最佳时机。

参考文献

[1] 方秋清，杜如楼，吴科如，沈曼曼译.Sidney Mindess,J.Francis Young 著.混凝土.北京：中国建筑工业出版社，1989

[2] 杨智勇，周艳丽，耿蕴华.养护对混凝土强度的影响.广西交通科技，2001，（1）：41-43

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。