养护温度对混凝土抗压强度影响的实际研究

张怀平

(江苏方正工程造价事务所有限公司，江苏无锡 214000)

1 养护温度对混凝土的影响

混凝土浇捣密实成型后，逐渐凝结硬化，具有一定的强度和耐久性，这个过程主要是由水泥的水化作用来实现的。水泥的水化作用好坏与快慢与混凝土的环境温度、湿度及养护效果有密切的关系，尤其是早期养护，如果养护时间短或养护期内不能经常保持在湿润状态，混凝土内的水分会迅速蒸发，混凝土表面因干缩而产生裂缝或形成毛细网透气渗水，使混凝土的抗渗性急剧降低，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:1)创造各种条件使水泥充分水化，加速混凝土硬化:2)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。如气候炎热、空气干燥，不及时进行养护，混凝土中水分会蒸发过快，形成脱水现象，会使已形成凝胶体的水泥颗粒不能充分水化，不能转化为稳定的结晶，缺乏足够的粘结力，从而会在混凝土表面出现片状或粉状脱落。此外，在混凝土尚未具备足够的强度时，水分过早的蒸发还会产生较大的收缩变形，出现干缩裂纹。凝结的快慢与养护温度有很大关系，混凝土正常的凝结温度为15℃～20℃。养护温度高，凝结快，强度增长也快;养护温度低，凝结慢，强度增长也慢。早期的高温养护可对混凝土抗压强度产生负效应，即高温养护的混凝土其后期抗压强度较常温养护混凝土有较大幅度的下降。降低混凝土的水灰比或掺入硅灰、粉煤灰、矿渣，可以部分消除高温负效应，高温负效应的产生与水泥水化程度无关，高温负效应的产生是由于水化产物不均匀分布引起的。在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义。这主要是由于两方面的原因。首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。本文针对日平均温度在5℃，10℃，20℃，30℃，35℃所浇筑箱梁且按日、月温度梯度增长对应达到预应力箱梁终张拉强度混凝土龄期和达到配制强度混凝土龄期进行研究。

表1 配料单

适宜的温湿度条件是相互关联的，混凝土的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或妨碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。

表2 浇筑完成后四天养护温度记录

2 冶河特大桥箱梁混凝土质量技术指标

配制强度58.2 MPa，强度标准差5 MPa;采用42.5级普通硅酸盐水泥，其实测强度44.0 MPa，密度为3.1 g/cm3;中砂表观密度 2.65 g/cm3，含水率 3.8%;碎石表观密度为 2.7 g/cm3，含水率0;使用水为地下水;混凝土由机械搅拌和振捣;泵送混凝土，配料单如表1所示。

3 养护

1)标准养护:浇筑后的第二天拆模后的试件立即在温度为20℃±2℃、相对湿度为95%以上标养室中架上养护，彼此间隔10 mm～20 mm。2)自然养护:现场浇筑试件采用插捣方法，待浇筑箱梁底板结束后放入箱梁内养护，混凝土带模养护期间，外部温度较高采取带模包裹、浇水、喷淋洒水等措施进行保湿、潮湿养护，保证模板接缝处不致失水干燥。环境温度在5℃～15℃时养护期间采用梁体上部棉毡覆盖，端头用塑料布封堵两侧包裹，包覆期间，包覆物应完好无损，彼此搭接完整，内表面应具有凝结水珠，养护期间混凝土的芯部与表层、表层与环境之间的温差在20℃范围以内。一般浇筑后的第四天取出测其抗压强度。浇筑完成后的第四天养护温度记录如表2所示。

4 实验结果与分析

1)测试了同条件养护试件与标准养护试件的抗压强度值如表3所示。

由表3数据可知龄期相同自然养护温度不同导致强度不同，龄期不同自然养护温度不同而强度相同。从表2显示浇筑的混凝土内部第二天温度最高，第三天开始降温，养护温度影响混凝土的抗压强度，日平均温度在5℃，10℃，20℃，30℃，35℃所浇筑箱梁且按日、月温度梯度增长分别对应达到配制强度龄期为53 d，42 d，33 d，30 d，24 d 左右。

表3 同条件养护试件与标准养护试件的抗压强度值

2)测试了不同时段内的不同龄期相同配制强度的同条件养护试件抗压强度值和预应力箱梁终张拉时间如表4所示。

由表4数据可知龄期不同，自然养护温度不同，而强度相同，龄期4 d基本达到(42.5 MPa)，3#XL，29#XL在浇筑后的第6天达到预应力箱梁初张拉强度，4#XL，5#XL，6#XL，30#XL，7#XL，31#XL，8#XL，32#XL，9#XL是在浇筑后的第5天达到预应力箱梁初张拉强度，而预应力箱梁终张拉强度(51.03 MPa)一般在浇筑后的第14天左右。日平均温度在5℃，10℃，20℃，30℃，35℃所浇筑箱梁且按日、月温度梯度增长分别对应达到预应力箱梁终张拉强度龄期为20 d，16 d，15 d，14 d，13 d左右。即在同样施工任务下北方工期要比南方多些天完成。

表4 不同时段内的不同龄期相同配制强度的同条件养护试件抗压强度

5 改善温度措施

混凝土浇筑后初期阶段的养护非常重要，混凝土终凝后应立即进行养护，干硬性混凝土应于浇筑完毕后立即进行养护。混凝土养护期间，应重点加强混凝土的湿度和温度控制，尽量减少表面混凝土的暴露时间，及时对混凝土暴露面进行紧密覆盖(可采用篷布、塑料布等进行覆盖)，防止表面水分蒸发。

从温度应力观点出发，保温应达到下述要求:

1)防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。2)防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。

控制温度的措施如下:

1)采用改善骨料级配，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量;2)拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度;3)规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度;4)施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施。

6 结语

从实践情况看，掌握养护温度有利于控制混凝土强度，缩短工期，同时又能保证混凝土达到配制强度。