董恒瑞，向川，林宗浩

（重慶建工新型建材有限公司，重慶401122）

“類干熱”養(yǎng)護(hù)法快速推定預(yù)拌混凝土強(qiáng)度的試驗(yàn)探索

董恒瑞，向川，林宗浩

（重慶建工新型建材有限公司，重慶401122）

該文結(jié)合混凝土攪拌站“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五因素現(xiàn)狀，在干熱養(yǎng)護(hù)和濕熱養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)上探索一種新的養(yǎng)護(hù)方式——“類干熱”養(yǎng)護(hù)，試驗(yàn)結(jié)果表明采用“類干熱”養(yǎng)護(hù)法可快速推定混凝土強(qiáng)度，為預(yù)拌混凝土生產(chǎn)質(zhì)量控制環(huán)節(jié)提供良好手段。

“類干熱”養(yǎng)護(hù)；混凝土強(qiáng)度；預(yù)拌混凝土；混凝土養(yǎng)護(hù)法

0　引言

混凝土作為最大宗的建筑材料，被廣泛應(yīng)用于各類工程中，工程質(zhì)量的好壞受到混凝土強(qiáng)度的直接影響。通常判定混凝土強(qiáng)度的依據(jù)是標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d齡期強(qiáng)度，由于養(yǎng)護(hù)周期較長(zhǎng)，使得混凝土質(zhì)量情況難以及時(shí)掌握，工程上難以做到未雨綢繆。預(yù)拌混凝土作為混凝土行業(yè)的半成品，快速評(píng)判預(yù)拌混凝土的強(qiáng)度一直是未被充分重視的質(zhì)量控制措施，快速準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)混凝土的強(qiáng)度可以有效控制混凝土產(chǎn)品的質(zhì)量，降低行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。因此，研究快速推定混凝土強(qiáng)度的方法十分必要。

混凝土攪拌站試驗(yàn)室由于試驗(yàn)條件有限，一般采用濕熱養(yǎng)護(hù)或者干熱養(yǎng)護(hù)方法快速推定混凝土強(qiáng)度。濕熱養(yǎng)護(hù)以高濕空氣作為介質(zhì)快速加熱促進(jìn)水化產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的形成，但濕熱膨脹易對(duì)混凝土體積有破壞作用［1］。因此，該種養(yǎng)護(hù)方法一般需要嚴(yán)格限制升溫速率抑制混凝土早期濕脹破壞，難以大幅度縮短養(yǎng)護(hù)周期，又無法顯著減小混凝土的殘余變形。干熱養(yǎng)護(hù)比濕熱養(yǎng)護(hù)對(duì)試件體積尺寸的破壞作用小，但干熱養(yǎng)護(hù)過程中混凝土始終處在低濕介質(zhì)中，存在混凝土失水過多、水泥水化不充分、后期強(qiáng)度損失較大的問題［2］。

本文綜合比較干熱和濕熱的優(yōu)缺點(diǎn)，在充分考慮預(yù)拌混凝土攪拌站的試驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)室條件的基礎(chǔ)上，依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中“℃·d”這一關(guān)鍵詞的理論基礎(chǔ)，提出利用電熱烘箱這一穩(wěn)定熱源，對(duì)試件采取覆膜密封方式進(jìn)行干熱養(yǎng)護(hù)（下稱“類干熱”），該干熱養(yǎng)護(hù)方式可最大限度保證混凝土內(nèi)部水分不流失，兼具干熱和濕熱的優(yōu)點(diǎn)，可一定養(yǎng)護(hù)制度下實(shí)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度的快速增長(zhǎng)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)拌混凝土的28d強(qiáng)度。

1　“類干熱”脫模覆膜養(yǎng)護(hù)

在重慶建工新材攪拌站隨機(jī)選取C30混凝土，進(jìn)行“類干熱”脫模覆膜快速養(yǎng)護(hù)，試驗(yàn)主要步驟：混凝土試件成型-脫模-覆膜-“類干熱”養(yǎng)護(hù)-強(qiáng)度測(cè)定。

其中“類干熱”養(yǎng)護(hù)制度為：升溫速率25～30℃/h，恒溫溫度85℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間視試驗(yàn)情況定，隨箱自然降溫。

圖1　“類干熱”脫模覆膜養(yǎng)護(hù)混凝土強(qiáng)度

圖2　標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)混凝土強(qiáng)度

由圖1、圖2可知：在恒溫85℃、4h條件下“類干熱”帶模養(yǎng)護(hù)的混凝土強(qiáng)度為14.9MPa，約相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)2d齡期強(qiáng)度14.0MPa，“類干熱”養(yǎng)護(hù)6h的混凝土強(qiáng)度為17.3MPa，約相等于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3d齡期強(qiáng)度17.0MPa；隨著“類干熱”養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)出現(xiàn)倒縮，這是由于混凝土在快速養(yǎng)護(hù)時(shí)已具有一定強(qiáng)度，在“類干熱”養(yǎng)護(hù)過程中隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，混凝土強(qiáng)度受到部分熱脹影響。

按照阿仁尼烏斯公式m=0.273+0.0224T+0.000706T2的推算，在85℃條件下恒溫養(yǎng)護(hù)4h和6h，混凝土試件強(qiáng)度增長(zhǎng)值應(yīng)分別相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)29h和44h齡期的試塊強(qiáng)度，對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果可知在該快速養(yǎng)護(hù)下的混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)與理論計(jì)算基本一致，說明“類干熱”養(yǎng)護(hù)方式是可取的。

該試驗(yàn)中試件強(qiáng)度僅僅達(dá)到28d齡期強(qiáng)度的43%～50%，這一結(jié)果還難以直觀準(zhǔn)確預(yù)測(cè)混凝土28d強(qiáng)度。為進(jìn)一步縮短快速養(yǎng)護(hù)周期，混凝土“類干熱”養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)采取帶模養(yǎng)護(hù)方式，即試件成型后立刻覆膜并放入烘箱中養(yǎng)護(hù)，并延長(zhǎng)恒溫養(yǎng)護(hù)時(shí)間以期提高混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度。

2　“類干熱”帶模覆膜養(yǎng)護(hù)

2.1不同試模材質(zhì)對(duì)“類干熱”養(yǎng)護(hù)的影響

采用100×100×100mm工程塑料試模和100×100×100mm鑄鐵試模同時(shí)成型，混凝土配合比見表1

表1　試驗(yàn)用混凝土配合比

水泥：小南海P.O42.5R；外加劑：三圣建材ZY聚羧酸系高性能減水劑；石粉：白云石磨細(xì)石粉。

混凝土覆膜后立即放入電熱烘箱中養(yǎng)護(hù)，見圖3?！邦惛蔁帷别B(yǎng)護(hù)制度：升溫速率25℃/h，升溫時(shí)間2.5h，恒溫溫度85℃，降溫時(shí)間1h。

圖3　帶模養(yǎng)護(hù)試件（左：工程塑料試模，右：鑄鐵試模）

經(jīng)不同恒溫時(shí)間養(yǎng)護(hù)后，混凝土強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)見圖4。

圖4　不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土強(qiáng)度

對(duì)比圖4的試驗(yàn)結(jié)果可知：利用塑料試模進(jìn)行帶?！邦惛蔁帷别B(yǎng)護(hù)時(shí)，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)較慢，且增速明顯低于鑄鐵試模帶模養(yǎng)護(hù)，塑模快速養(yǎng)護(hù)24h時(shí)的強(qiáng)度僅為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)2d強(qiáng)度；快速養(yǎng)護(hù)至72h時(shí)的強(qiáng)度也僅是17.1MPa，該種條件下養(yǎng)護(hù)時(shí)混凝土強(qiáng)度發(fā)展主要集中在前24h，后期強(qiáng)度基本無增長(zhǎng)，說明利用塑模帶模“類干熱”法養(yǎng)護(hù)后混凝土強(qiáng)度損傷較大；雖然塑模條件下混凝土成型被薄膜密封養(yǎng)護(hù)，但試件表面水分蒸發(fā)留下較多氣孔，試件內(nèi)部呈現(xiàn)干白色，可供水化的水分不足，影響后期水化進(jìn)程；另外試驗(yàn)過程中出現(xiàn)塑料試模與試件的熱膨脹率明顯不一致的情況，塑料試模膨脹后對(duì)混凝土試件產(chǎn)生限位應(yīng)力，試模對(duì)尚未形成強(qiáng)度的試件產(chǎn)生破壞。試驗(yàn)后有的試件因試模的降溫收縮量大而無法脫模，塑模在烘箱中持續(xù)吸熱可能導(dǎo)致試件養(yǎng)護(hù)溫度超過90℃破壞水泥的水化產(chǎn)物的穩(wěn)定性，影響膠結(jié)強(qiáng)度。

采用鑄鐵試模帶?！邦惛蔁帷别B(yǎng)護(hù)24h后試件強(qiáng)度為27.6MPa，相當(dāng)于混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d強(qiáng)度，快速“類干熱”養(yǎng)護(hù)72h后試件強(qiáng)度為33.0MPa，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28d強(qiáng)度，鑄鐵試模帶模養(yǎng)護(hù)可以較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)混凝土28d強(qiáng)度。

2.2“類干熱”養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)帶模養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度的影響

為進(jìn)一步驗(yàn)證不同“類干熱”養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)帶模試件強(qiáng)度發(fā)展的影響，同時(shí)考慮到盡可能縮短養(yǎng)護(hù)周期時(shí)間，選取75℃、85℃、95℃的恒溫溫度對(duì)試件進(jìn)行快速養(yǎng)護(hù)。

隨機(jī)選取攪拌站點(diǎn)摻合料為石粉的C30、C40混凝土，養(yǎng)護(hù)制度：升溫速率25℃/h，升溫至設(shè)定溫度，自然降溫。試驗(yàn)結(jié)果見圖5、圖6。

圖5　不同溫度下C30混凝土強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)

圖6　不同溫度下C40混凝土強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)

試驗(yàn)結(jié)果顯示：C30和C40混凝土在帶?！邦惛蔁帷别B(yǎng)護(hù)下，強(qiáng)度均可較快增長(zhǎng)；不同的恒溫養(yǎng)護(hù)溫度對(duì)強(qiáng)度發(fā)展趨勢(shì)影響較大，其中85℃時(shí)強(qiáng)度增長(zhǎng)最快，95℃時(shí)強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢甚至倒縮，分析比較認(rèn)為在“類干熱”養(yǎng)護(hù)時(shí)存在最佳的恒溫養(yǎng)護(hù)溫度，低于最佳溫度85℃時(shí)混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢但仍可以持續(xù)增長(zhǎng)，高于85℃時(shí)，膠材水化進(jìn)程加快并生成較多不均勻水化產(chǎn)物，對(duì)混凝土強(qiáng)度造成損傷，后期增長(zhǎng)緩慢甚至倒縮［3］。

比較試件斷面（見圖7、圖8）可知：95℃養(yǎng)護(hù)時(shí)混凝土內(nèi)部視空隙率明顯偏高，該溫度條件下“類干熱”養(yǎng)護(hù)一部分水將轉(zhuǎn)化為汽，從而加劇膨脹作用，而且由于孔內(nèi)壓力的增加，還會(huì)引起內(nèi)部產(chǎn)生微細(xì)裂紋［4］。

圖7　類干熱85℃養(yǎng)護(hù)混凝土斷面形貌

圖8　類干熱95℃養(yǎng)護(hù)混凝土斷面形貌

3　結(jié)論

“類干熱”養(yǎng)護(hù)既可消弱濕熱養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土體積濕熱膨脹的危害又可減弱干熱養(yǎng)護(hù)條件下對(duì)混凝土水分的過度蒸發(fā)，“類干熱”養(yǎng)護(hù)方式可以較好地實(shí)現(xiàn)混凝土強(qiáng)度的快速增長(zhǎng)。

在“類干熱”養(yǎng)護(hù)制度下，采用鑄鐵試模帶模養(yǎng)護(hù)可以縮短強(qiáng)度推定周期；

“類干熱”養(yǎng)護(hù)存在最佳恒溫養(yǎng)護(hù)溫度，低于最佳溫度時(shí)將延長(zhǎng)推定周期，高于最佳溫度時(shí)，混凝土后期強(qiáng)度發(fā)展受損。

［1］遲培云，張鈺成，楊玉武.混凝土干—濕熱法養(yǎng)護(hù)的機(jī)理研究［J］.混凝土與水泥制品，2001（3）：11-14．

［2］龐強(qiáng)特.關(guān)于混凝土干熱養(yǎng)護(hù)機(jī)理的討論（一）［J］.混凝土及建筑構(gòu)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］張文華，張?jiān)粕?高溫養(yǎng)護(hù)條件下現(xiàn)代混凝土水化、硬化及微結(jié)構(gòu)形成機(jī)理研究進(jìn)展［J］.硅酸鹽通報(bào)，2015，35（1）：150-154.

責(zé)任編輯：孫蘇，李紅

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，助理工程師，主要從事混凝土技術(shù)與管理。