“类干热”养护法快速推定预拌混凝土强度的试验探索

董恒瑞，向川，林宗浩

（重庆建工新型建材有限公司，重庆401122）

“类干热”养护法快速推定预拌混凝土强度的试验探索

董恒瑞，向川，林宗浩

（重庆建工新型建材有限公司，重庆401122）

该文结合混凝土搅拌站“人、机、料、法、环”五因素现状，在干热养护和湿热养护基础上探索一种新的养护方式——“类干热”养护，试验结果表明采用“类干热”养护法可快速推定混凝土强度，为预拌混凝土生产质量控制环节提供良好手段。

“类干热”养护；混凝土强度；预拌混凝土；混凝土养护法

0　引言

混凝土作为最大宗的建筑材料，被广泛应用于各类工程中，工程质量的好坏受到混凝土强度的直接影响。通常判定混凝土强度的依据是标准养护28d龄期强度，由于养护周期较长，使得混凝土质量情况难以及时掌握，工程上难以做到未雨绸缪。预拌混凝土作为混凝土行业的半成品，快速评判预拌混凝土的强度一直是未被充分重视的质量控制措施，快速准确地预测混凝土的强度可以有效控制混凝土产品的质量，降低行业风险。因此，研究快速推定混凝土强度的方法十分必要。

混凝土搅拌站试验室由于试验条件有限，一般采用湿热养护或者干热养护方法快速推定混凝土强度。湿热养护以高湿空气作为介质快速加热促进水化产物结构的形成，但湿热膨胀易对混凝土体积有破坏作用［1］。因此，该种养护方法一般需要严格限制升温速率抑制混凝土早期湿胀破坏，难以大幅度缩短养护周期，又无法显著减小混凝土的残余变形。干热养护比湿热养护对试件体积尺寸的破坏作用小，但干热养护过程中混凝土始终处在低湿介质中，存在混凝土失水过多、水泥水化不充分、后期强度损失较大的问题［2］。

本文综合比较干热和湿热的优缺点，在充分考虑预拌混凝土搅拌站的试验能力和实验室条件的基础上，依据《混凝土结构工程施工质量验收规范》中“℃·d”这一关键词的理论基础，提出利用电热烘箱这一稳定热源，对试件采取覆膜密封方式进行干热养护（下称“类干热”），该干热养护方式可最大限度保证混凝土内部水分不流失，兼具干热和湿热的优点，可一定养护制度下实现混凝土强度的快速增长，准确预测预拌混凝土的28d强度。

1　“类干热”脱模覆膜养护

在重庆建工新材搅拌站随机选取C30混凝土，进行“类干热”脱模覆膜快速养护，试验主要步骤：混凝土试件成型-脱模-覆膜-“类干热”养护-强度测定。

其中“类干热”养护制度为：升温速率25～30℃/h，恒温温度85℃，养护时间视试验情况定，随箱自然降温。

图1　“类干热”脱模覆膜养护混凝土强度

图2　标准养护混凝土强度

由图1、图2可知：在恒温85℃、4h条件下“类干热”带模养护的混凝土强度为14.9MPa，约相当于标准养护2d龄期强度14.0MPa，“类干热”养护6h的混凝土强度为17.3MPa，约相等于标准养护3d龄期强度17.0MPa；随着“类干热”养护时间的延长，混凝土强度增长出现倒缩，这是由于混凝土在快速养护时已具有一定强度，在“类干热”养护过程中随着时间的延长，混凝土强度受到部分热胀影响。

按照阿仁尼乌斯公式m=0.273+0.0224T+0.000706T2的推算，在85℃条件下恒温养护4h和6h，混凝土试件强度增长值应分别相当于标准养护29h和44h龄期的试块强度，对比试验结果可知在该快速养护下的混凝土强度增长与理论计算基本一致，说明“类干热”养护方式是可取的。

该试验中试件强度仅仅达到28d龄期强度的43%～50%，这一结果还难以直观准确预测混凝土28d强度。为进一步缩短快速养护周期，混凝土“类干热”养护试验采取带模养护方式，即试件成型后立刻覆膜并放入烘箱中养护，并延长恒温养护时间以期提高混凝土强度增长幅度。

2　“类干热”带模覆膜养护

2.1不同试模材质对“类干热”养护的影响

采用100×100×100mm工程塑料试模和100×100×100mm铸铁试模同时成型，混凝土配合比见表1

表1　试验用混凝土配合比

水泥：小南海P.O42.5R；外加剂：三圣建材ZY聚羧酸系高性能减水剂；石粉：白云石磨细石粉。

混凝土覆膜后立即放入电热烘箱中养护，见图3。“类干热”养护制度：升温速率25℃/h，升温时间2.5h，恒温温度85℃，降温时间1h。

图3　带模养护试件（左：工程塑料试模，右：铸铁试模）

经不同恒温时间养护后，混凝土强度发展趋势见图4。

图4　不同养护条件下混凝土强度

对比图4的试验结果可知：利用塑料试模进行带模“类干热”养护时，混凝土强度增长较慢，且增速明显低于铸铁试模带模养护，塑模快速养护24h时的强度仅为标准养护2d强度；快速养护至72h时的强度也仅是17.1MPa，该种条件下养护时混凝土强度发展主要集中在前24h，后期强度基本无增长，说明利用塑模带模“类干热”法养护后混凝土强度损伤较大；虽然塑模条件下混凝土成型被薄膜密封养护，但试件表面水分蒸发留下较多气孔，试件内部呈现干白色，可供水化的水分不足，影响后期水化进程；另外试验过程中出现塑料试模与试件的热膨胀率明显不一致的情况，塑料试模膨胀后对混凝土试件产生限位应力，试模对尚未形成强度的试件产生破坏。试验后有的试件因试模的降温收缩量大而无法脱模，塑模在烘箱中持续吸热可能导致试件养护温度超过90℃破坏水泥的水化产物的稳定性，影响胶结强度。

采用铸铁试模带模“类干热”养护24h后试件强度为27.6MPa，相当于混凝土标准养护7d强度，快速“类干热”养护72h后试件强度为33.0MPa，相当于标准养护28d强度，铸铁试模带模养护可以较准确地预测混凝土28d强度。

2.2“类干热”养护温度对带模养护试件强度的影响

为进一步验证不同“类干热”养护温度对带模试件强度发展的影响，同时考虑到尽可能缩短养护周期时间，选取75℃、85℃、95℃的恒温温度对试件进行快速养护。

随机选取搅拌站点掺合料为石粉的C30、C40混凝土，养护制度：升温速率25℃/h，升温至设定温度，自然降温。试验结果见图5、图6。

图5　不同温度下C30混凝土强度发展趋势

图6　不同温度下C40混凝土强度发展趋势

试验结果显示：C30和C40混凝土在带模“类干热”养护下，强度均可较快增长；不同的恒温养护温度对强度发展趋势影响较大，其中85℃时强度增长最快，95℃时强度增长缓慢甚至倒缩，分析比较认为在“类干热”养护时存在最佳的恒温养护温度，低于最佳温度85℃时混凝土强度增长缓慢但仍可以持续增长，高于85℃时，胶材水化进程加快并生成较多不均匀水化产物，对混凝土强度造成损伤，后期增长缓慢甚至倒缩［3］。

比较试件断面（见图7、图8）可知：95℃养护时混凝土内部视空隙率明显偏高，该温度条件下“类干热”养护一部分水将转化为汽，从而加剧膨胀作用，而且由于孔内压力的增加，还会引起内部产生微细裂纹［4］。

图7　类干热85℃养护混凝土断面形貌

图8　类干热95℃养护混凝土断面形貌

3　结论

“类干热”养护既可消弱湿热养护对混凝土体积湿热膨胀的危害又可减弱干热养护条件下对混凝土水分的过度蒸发，“类干热”养护方式可以较好地实现混凝土强度的快速增长。

在“类干热”养护制度下，采用铸铁试模带模养护可以缩短强度推定周期；

“类干热”养护存在最佳恒温养护温度，低于最佳温度时将延长推定周期，高于最佳温度时，混凝土后期强度发展受损。

［1］迟培云，张钰成，杨玉武.混凝土干—湿热法养护的机理研究［J］.混凝土与水泥制品，2001（3）：11-14．

［2］庞强特.关于混凝土干热养护机理的讨论（一）［J］.混凝土及建筑构件，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］张文华，张云升.高温养护条件下现代混凝土水化、硬化及微结构形成机理研究进展［J］.硅酸盐通报，2015，35（1）：150-154.

责任编辑：孙苏，李红

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，助理工程师，主要从事混凝土技术与管理。