養護制度對混凝土抗壓強度的影響
主要思路
混凝土澆筑完畢后,在一個相當長的時間內保持適當的溫度和足夠的濕度,滿足混凝土的良好硬化條件,創造滿足這種硬化條件所采取的措施,稱為混凝土的養護。溫度、濕度及養護延續的時間構成了混凝土養護的三大要素。
長期以來,由于不良的養護產生的缺陷對混凝土的影響沒有引起施工人員的重視,所以對養護的重要性的認識也沒有隨著混凝土技術的進步而提高;同時,受技術水平、質量意識、價格成本等因素的影響,對混凝土養護沒有采取科學的方法,因養護不當造成結構混凝土出現裂縫、麻面、強度低、耐久性差等病害日趨增多。
本文從養護溫度、養護濕度及養護齡期等幾個方面分析了不同的養護制度對混凝土抗壓強度等力學性能的影響。
試驗過程
試驗用原材料
(1)水泥 南通華新P·O 42.5水泥
(2)粉煤灰 I級粉煤灰
(3)磨細礦渣 S95級磨細礦渣
(4)細集料 II區中砂,其細度模數2.6。
(5)粗集料 石灰巖碎石,其粒徑范圍為5mm~31.5mm。
(6)外加劑 江蘇省建科院生產的JM-10高效減水劑。
試驗用配合比
養護方案
試驗結果與分析
考察了不同養護制度對混凝土抗壓強度的影響規律。試驗結果表明不同的養護制度對混凝土的早期(7d)抗壓強度的影響較小,而對28d抗壓強度有很大影響,對混凝土90d抗壓強度影響更大。
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養護制度對不同種類混凝土抗壓強度的影響試驗結果
結果分析
1、養護濕度對混凝土抗壓強度的影響
水泥的水化反應是以水為反應物的,所以水的存在是水泥水化反應發生的必要條件。比較養護條件A和D下混凝土的抗壓強度,高養護濕度(A)下,混凝土的抗壓強度隨著齡期以較大的增幅增長,而低養護濕度(D)下混凝土的抗壓強度在水化早期有一定程度的增長,后期增幅較小甚至幾乎不增長。D下混凝土的28d抗壓強度與標準養護條件下的混凝土相比降低了近18%左右。而90d齡期時,這種差距已經達到了40%以上??梢灶A見,隨著齡期的增加,它們之間的差距還會進一步加大。
2、養護溫度對混凝土抗壓強度的影響
比較養護條件D和F下混凝土的抗壓強度,養護溫度的變化對混凝土早期強度的影響較大。35℃高溫養護的混凝土7d抗壓強度較高,而28d和90d抗壓強度較低。養護溫度對混凝土中水泥水化過程的影響主要基于兩個方面的原因,其一即是溫度升高水泥的水化反應加快,晶體形成速度加快,其二即是溫度升高混凝土中自由水分向干燥空氣中的蒸發速度加快,混凝土將很快到達內部缺水狀態,從而抑制了水泥的水化反應。
混凝土處在低濕度環境中,高溫條件加速了混凝土內部的水分向空氣中揮發,35℃高溫環境下的混凝土中相對濕度下降的快,其28d抗壓強度低。并且由于水化產物在高溫養護條件下的快速形成、隨機分布將導致水化產物均布分散性變差,水泥石中容易產生大量的缺陷,這樣的缺陷是混凝土后期強度增幅較小的原因。
江蘇省夏季日最高溫度達35℃以上,工程工地的日平均溫度將會高于35℃,夏季施工時混凝土的養護溫度將達到35℃以上,如不充分保濕養護將對混凝土的后期強度增長有一定的負面影響。
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3、早期養護時間對混凝土抗壓強度的影響
養護條件A、B和C下混凝土抗壓強度變化較小,這說明在水泥水化早期對混凝土施以一定時間的濕養護可以使混凝土的抗壓強度不降低,這對于工程混凝土的現場施工有很好的指導意義。因為,混凝土施工現場很難保證對混凝土全齡期的養護,那么選擇一個時效性高的養護齡期就顯得非常必要。而由本試驗結果可知,在混凝土中水泥水化早期施以一定的養護手段對混凝土抗壓強度的保證有一定的積極作用。同時也可以看出,養護齡期越長對后期抗壓強度的增加越有利。所以建議施工現場根據工程的實際情況選擇至少兩天保濕養護。對于重要工程和工程的重要的部位應選擇不少于一周的保濕養護。
4、養護制度對由不同膠凝材料組成的混凝土的抗壓強度的影響規律
通過比較不同膠凝材料組成混凝土7d抗壓強度數據可知,養護制度對CF20S0的抗壓強度影響最大,CF0S0次之。通過對28d抗壓強度數據分析可知,養護制度對CF30S0影響最大,而CF0S30影響最小。90d齡期抗壓強度的比較發現,這幾種養護制度對CF30S0影響最大,而CF0S30影響最小。綜合上圖中所有數據,可以發現養護制度對摻加粉煤灰的混凝土的影響最大,而摻加礦渣的混凝土受養護制度的影響較小。這可能與混凝土早期結構的形成速度有關。由于水膠比和礦渣活性緣故,摻礦渣混凝土的早期強度較高。進而能夠在水化早期形成良好的水泥石結構,可以有效地抵抗由于水分蒸發和水化反應所帶來的收縮應力 。
同時也能在一定程度上減少混凝土內部骨料邊緣界面過渡區中微細裂紋的產生,提高混凝土的后期強度和耐久性。同時,由于混凝土內部膠凝材料水化速度較快,生成的CSH凝膠數量較多,這樣就可以填充較多的本來由水泥顆粒和水占據的空間,降低混凝土基體中毛細孔含量,細化毛細孔孔徑,使水分散失過程的勢壘增加,提高混凝土自身的保水能力。進而為膠凝材料的進一步水化提供了優越的條件,并最終提高混凝土的抗壓強度。
結論
與全程置于標準養護室(T=20℃,RH≥90%)內養護的混凝土相比,置于自然環境(T=20℃,RH=65%)下混凝土其強度性能降低十分明顯,當混凝土置于高溫環境(T=35℃,RH=65%)中時降低程度更大。并且這種降低隨著齡期的延長而更加明顯 。
當早期對混凝土施以一定齡期(2d或7d)濕養護(T=20℃,RH≥90%),混凝土材料的強度能得到較大程度的提高。
對于不同膠凝材料的組成的混凝土,不同養護制度對粉煤灰混凝土的影響更大。
對于養護困難的施工環境應在早期(7d)對混凝土施以水養護,這樣可以一定程度的增加混凝土的密實性,使混凝土的強度提高,這對于現場混凝土施工有一定指導意義。
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