养护条件对高性能混凝土力学性能影响研究

刘红兵

（阳翼高速公路管理处，山西 晋城048000）

1 概述

1.1 普通混凝土试件养护标准

现阶段我国对普通混凝土试件标准养护规定：

试件在20℃±5℃环境静置一昼夜，编号拆模后即放入温度20℃±2℃，相对湿度RH 95%以上标准养护室养护。或在温度20℃±2℃的不流动Ca(OH)2饱和溶液中养护[1]。

1.2 养护方式

混凝土结构或构件养护方式主要有：

a）塑料薄膜密封养护。

b）土工布洒水润湿覆盖养护。

c）间断洒水自然养护[2]。

混凝土结构实体强度通常由同条件养护试件达到等效养护龄期600度·d的强度表征。混凝土标准养护强度表征混凝土材料可以达到的性能标准，用作混凝土配合比设计及质量评定的依据。

1.3 高性能混凝土具有的特征

高性能混凝土是在传统四组分基础上，增加超细矿物掺和料和化学外加剂形成六组分体系。由于新组分的超叠加效应，使得材料具有以下特征：

a）掺和料填充效应使微观结构更密实。

b）外加剂引入使新拌合材料的工作性大幅提高。

c）低水胶比使硬化结构宏观体积稳定性更好，微观孔隙率增加，孔径减小。

d）混凝土内部孔隙中二次水化反应使混凝土中骨料与水泥石界面改善，强度更高，力学性能更趋优良。

e）填充与二次水化叠加使混凝土微观结构更加密实，抗渗透、抗侵蚀等耐久性能显著提高[3]。

抗压强度是混凝土力学性能中最基本、最重要指标，它为确定混凝土强度等级依据，并决定其他力学性能。静态弹性模量是混凝土重要力学性能指标之一，它反映了混凝土弹性范围所受应力与所产生应变之间的关系，是控制钢筋混凝土结构变形、裂缝开展和大体积混凝土温度应力必须的参数之一[4]。

试验通过标准试件在温度、龄期相同，湿度不小于95%环境和饱和石灰水两种介质中抗压强度演化结果，揭示饱和石灰水做为标准养护条件的差异性；通过同条件养护试件与标准条件养护试件的抗压强度、弹性模量主要力学性能指标随龄期变化比较，验证了现行混凝土质量评定方法对高性能混凝土结构适用性。

2 试验方案

2.1 试验分工

依托实体工程项目，结合试验室小型拌合标准试验。某C55特大桥工程项目，工地试验室现场，进行温度20℃±2℃，湿度RH≥95%环境标准养护和同条件养护试件试验；某科研机构，进行相同材料，相同配合比，试验室小型拌和机拌料制件，用饱和石灰水，温度20℃±2℃标准养护试件对比试验。

2.2 试验用配合比

表1 试验用配合比kg

2.3 原材料主要技术指标

水泥P.O52.5，比表面积338 m2/kg，28 d抗压强度58.8 MPa，28 d抗折强度8.3 MPa；Ⅰ级粉煤灰，S105磨细矿渣粉；KDSP-1聚羧高效减水剂，减水率26%；细集料，细度模数2.88，Ⅱ区中砂；粗集料，压碎值18.6%，5～20石灰岩连续级配。

2.4 试件尺寸及组批

试验采用两种尺寸试件，立方体试件150×150×150，抗压强度试验，每组10个，代表值统计分析；棱柱体150×150×300，弹性模量试验，每组13个，3个确定加荷参数，10个代表值统计分析。

2.5 养生条件及龄期

采用标准养护和同条件养护两种方式，每种方式按龄期 3 d、5 d、7 d、28 d、56 d，每一龄期据抗压强度和弹性模量两个参数制作试验试件。

3 试验数据汇总（见表2、表3）

表2 项目抗压强度试验汇总

4 试验数据分析

a）表2项目抗压强度增长率 石灰水件5 d前较大，5 d达标准值109%，5 d后强度有所减低，28 d后仍有较大增长，56 d增长9%；标养件28 d后增长较小，趋于稳定。抗压强度：石灰水件总体高于标养件，3 d达设计值100%，强度随龄期存在波动，5 d达设计值122%，28 d达设计值112%，56 d达设计值122%；同养件3 d达到设计值90%，28 d达到设计值110%，28 d以后趋于稳定，见图1。

表3 项目弹性模量试验汇总

图1 养生条件对抗压强度影响

b）表3项目弹性模量增长率 石灰水件5 d前较大，5 d后趋于稳定；同养件与标养件接近。弹性模量：石灰水件总体高于标养件，3 d达设计114%，5 d达到设计132%，5 d后趋于稳定；同养件因环境条件变化，随着龄期增加，弹性模量增长出现波动，总体对应龄期模量小于标养件，3 d弹性模量达到设计101%，28 d达设计120%；标养件28 d后弹性模量略有降低，见图2。

图2 养生条件对弹性模量影响

5 结论

a）高性能混凝土，饱和石灰水养生试件，抗压强度总体大于标养试件，尤其在早龄期呈现出更高的抗压强度和弹性模量。一般5 d龄期前大于相同龄期标准养生强度10%以上，28 d龄期时与标准养护接近，一般在5%以内。石灰水养生不宜直接作为高性能混凝土标准养护条件。

b）同条件试件抗压强度，受环境气温及养生湿度影响较大，试验结果表明，总体小于对应龄期标养强度，等效龄期抗压强度可以达到标养强度90%以上。

c）高性能混凝土，因内部孔隙直径较小，孔隙密实度较大，其弹性模量比普通混凝土有较大幅度提高[5]。需要抗压强度、弹性模量双参数控制的结构，一般5 d龄期弹性模量即可达到普通混凝土弹性模量的标准值，可做为混凝土预应力张拉时机的定量依据。

d）高性能混凝土的抗压强度和弹性模量，相对于标准养护，在石灰水碱性介质环境中，更适宜水泥在混凝土孔隙中进行水化反应，尤其混凝土成型早期（3 d）增长较快。28 d龄期后，由于掺和料的二次水化反应，后期抗压强度、弹性模量仍有较大幅度增长。

e）高性能混凝土标养弹性模量，由于掺和料填隙作用，早期弹性模量较大，28 d龄期后，受矿物掺和料二次水化反应对孔隙结构影响，造成荷载作用下变形增大，导致弹性模量可能减小。