崔嘉銘，蔣元海，黃發(fā)軍，藍豪杰，程洪燁，殷旭峰，駱可揚

（嘉興學(xué)院建筑工程學(xué)院，浙江 嘉興 314001）

0 引言

“免蒸汽養(yǎng)護混凝土”是指混凝土在養(yǎng)護過程中，僅通過自然養(yǎng)護就可以達到超早強的目的，是不需要常壓蒸汽或高壓蒸汽的一種最新混凝土配制技術(shù)?！懊庹羝B(yǎng)護混凝土”相比于蒸養(yǎng)混凝土可減少蒸養(yǎng)養(yǎng)護的過程，降低了制作成本，同時響應(yīng)了國家節(jié)能減排的號召，是未來建筑行業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

明維等[1]通過對PHC管樁免蒸養(yǎng)工藝的配合比進行不斷改善，摻入不同的摻和料進行研究，但由于實驗環(huán)境溫度較低，混凝土脫模強度未滿足要求，因此增加養(yǎng)護時間。當(dāng)養(yǎng)護時間延長至18 h時，達到出廠強度。

張惠敏等［2］通過結(jié)合應(yīng)用免蒸養(yǎng)混凝土與自密實混凝土，預(yù)制構(gòu)件研究中采用在自密實混凝土中摻入含有早強效果的膠凝材料組合設(shè)計方法成功達到出廠要求。

趙志剛等［3］采用配合比為P.II水泥、硫鋁酸鹽水泥 5%、礦渣粉20%、粉煤灰15%時，可實現(xiàn)免蒸養(yǎng)自密實，綜合性能較佳。30℃左右的免蒸養(yǎng)條件下，10 h即可脫模，低溫季節(jié)也可縮短蒸養(yǎng)時間4 h以上。

張建綱等［4］發(fā)現(xiàn)在 20℃條件下，納米超早強劑能夠促進水泥的早期水化、縮短混凝土凝結(jié)時間，有利于管片早期收面、抽芯。按照管片常規(guī)生產(chǎn)流程，8 h即達到15 MPa以上的拆模強度，可實現(xiàn)免蒸汽養(yǎng)護。

戶廣旗等［5］發(fā)現(xiàn)調(diào)整配合比為礦粉、砂率分別為15%、36%，水膠比為0.18、膠凝材料用量500 kg/m3時，經(jīng)自然養(yǎng)護，混凝土1 d、3 d、28 d強度分別可達到50 MPa、62 MPa和79.5 MPa，滿足方樁混凝土技術(shù)要求；耐久性良好，相比于蒸汽養(yǎng)護氯離子滲透系數(shù)降低0.6×10-12m2/s；而自然養(yǎng)護混凝土與蒸汽養(yǎng)護混凝土相比，每1 m3造價可節(jié)約41.73元。

吳勇等［6］發(fā)現(xiàn)在夏秋季日平均溫度25℃以上的廣東地區(qū)，利用常規(guī)材料配制兩種早強混凝土，白班自然養(yǎng)護8 h、晚班自然養(yǎng)護12 h強度均超過15 MPa，加上工廠后期的工序時間，兩班生產(chǎn)大約需要23 h，實現(xiàn)兩班制免蒸養(yǎng)預(yù)制樓梯生產(chǎn)。

楊海波等［7］通過摻入適量礦粉和早強劑的復(fù)合技術(shù)在免蒸養(yǎng)條件下可達到混凝土電桿早強要求。其耐久性更好，水化產(chǎn)物形貌及分布狀態(tài)更佳，產(chǎn)物結(jié)晶更完整，缺陷更少，內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化，微觀結(jié)構(gòu)更為密實；相比于同強度蒸養(yǎng)混凝土，抗氯離子滲透能力提高。

成燕燕［8］發(fā)現(xiàn)在低溫條件下，硅灰粉具有一定早強作用。當(dāng)其摻量為水泥摻量的10%時使早期強度達到最佳效果?；炷猎陴B(yǎng)護時間為1~3 d內(nèi)早期強度受早強劑影響較大，在7~28 d的強度影響較小。當(dāng)其摻入的復(fù)合早強劑達到6%時，預(yù)制混凝土構(gòu)件所需的凝結(jié)時間最短。 1 d、3 d、7 d、28 d強度分別為 12.8 MPa、38.8 MPa、53.5 MPa、72.2 MPa。在低溫條件下，摻入鋼纖維對預(yù)制構(gòu)件混凝土的早期強度有顯著增長作用。

李洋等［9］通過大量實驗發(fā)現(xiàn)，摻入聚羧酸高效減水劑、大量活性摻和料和8%的鋼纖維可配制出滿足出廠要求的高性能免蒸養(yǎng)混凝土。粗骨料用量在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)與混凝土的流動性、抗折強度成反比,與抗壓強度、靜力受壓彈性模成正比。當(dāng)粗骨料摻入量為675 kg/m3時，整體性能較佳;在標準養(yǎng)護條件下,力學(xué)性能良好，抗氯離子滲透能力符合規(guī)范要求,抗凍性能及體積穩(wěn)定性良好，自收縮應(yīng)變值較低。

李洪民等［10］通過大量研究發(fā)現(xiàn)，摻入含Ba的Al2（SO4）3鹽熟料制造的低堿性水泥對混凝土有一定的早強作用。以此作為理論依據(jù)配制出有較佳早強效果的低堿性復(fù)合早強劑，在添加該低堿性水泥時混合兩類有機早強劑，可將水泥3 d、28 d抗壓強度增加到175%、159%。

丁慶軍等［11］利用其團隊自制的混凝土安全性專家專業(yè)檢測系統(tǒng)，按照武漢地鐵的地質(zhì)狀況設(shè)計出地鐵隧道管片混凝土的耐久性要求；采用密實堆積設(shè)計法設(shè)計并在免蒸養(yǎng)條件下配制出達到出廠要求的高抗?jié)B耐久性盾構(gòu)隧道管片混凝土。

上官玉明等［12］通過原材料不斷適配調(diào)整，發(fā)現(xiàn)PL粉對于配置活性粉末混凝土具有一定的影響。該法以52.5水泥、PL粉、天然砂、高效減水劑及鋼纖維等作為原材料在標準養(yǎng)護下，即可配制出達到要求的混凝土。其抗折抗壓強度均可滿足出廠要求，同時制作成本低廉，加快了活性粉末混凝土的推廣應(yīng)用。其強度隨PL粉摻量的增加而增大，在含量達到15%以后增長速度減緩;隨鋼纖維和減水劑摻量的增大而增加;隨砂膠比的增大先增加后減小。免蒸養(yǎng)條件下的活性混凝土由于其優(yōu)良的耐久性與較小的收縮值而極具推廣價值。

王成啟等［13］利用水泥的水化熱特性能促進混凝土升溫，加速水泥早期水化反應(yīng)提高混凝土早期強度。由于密閉容器中的混凝土?xí)占缙谒療幔商岣咂湓缙陴B(yǎng)護強度。第一階段（養(yǎng)護池保溫養(yǎng)護）：將PHC管樁放入養(yǎng)護池密閉保溫養(yǎng)護，降低因保溫性能降低混凝土失水收縮的影響，同時加速早期強度增加。當(dāng)PHC管樁脫模強度達45.0 MPa后即可進行脫模。第二階段（自然養(yǎng)護）：將PHC管樁露天養(yǎng)護至C80出廠強度。

周飛飛等［14］發(fā)現(xiàn)在夏季制備混凝土構(gòu)件時，在原材料中加入夏季型早強劑可使C30混凝土1 d抗壓強度達到15 MPa以上的要求。在冬季低溫條件下,原材料中加入冬季型早強劑制備的產(chǎn)品亦可在規(guī)定的時間內(nèi)達到強度要求。在60℃下恒溫養(yǎng)護4 h,可使C30混凝土的1 d抗壓強度達到16.5 MPa,超過了其設(shè)計強度15 MPa。在20℃左右的環(huán)境條件下,摻入0.5%的Ca5Si6O16·4H2O可提高C30混凝土的抗壓強度，還能改善混凝土耐久性。

秦明強等［15］發(fā)現(xiàn)偏高嶺土具有提高混凝土早期強度的作用，可實現(xiàn)自然養(yǎng)護條件下免蒸養(yǎng)工藝，達到管片12 h脫模強度要求，同時還能提高混凝土的抗碳化性、干縮性和抗?jié)B性;由于單摻偏高嶺土制備的混凝土抗裂性能不佳，因此復(fù)合摻入偏高嶺土與適量的粉煤灰來彌補其不足。

趙世煜等［16］發(fā)現(xiàn)摻入鋼纖維可提高混凝土強度，減少摻水量過大對強度的影響,同時還會增加混凝土早期抗壓強度。

1.2 國外研究現(xiàn)狀

美國某單位研發(fā)出由C2H8N2環(huán)氧化合物、某類無機鹽、C3H4O2與鏈烷醇胺制備的混凝土外加劑。配制出外加劑用量占膠凝物質(zhì)0.43%、水灰比為0.37的混凝土，在13 h常溫度養(yǎng)護下抗壓強度超過20 MPa，可實現(xiàn)預(yù)制混凝土構(gòu)件的免蒸汽養(yǎng)護［17］。

意大利的馬佩公司研發(fā)了一種早強型聚羧酸減水劑，通過減少水泥水化誘導(dǎo)期使水泥加速凝結(jié)硬化，提升水泥水化反應(yīng)產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)布局，避免骨料顆粒聚集。

2 原料配合比

參考國內(nèi)免蒸養(yǎng)混凝土研發(fā)的生產(chǎn)技術(shù)，整合免蒸養(yǎng)混凝土配合比如表1。

表1

3 采用免蒸養(yǎng)工藝的注意事項

為保證混凝土產(chǎn)品的質(zhì)量性能及穩(wěn)定性，采用免蒸養(yǎng)工藝時需要注意以下幾點：

（1）使用足夠的水泥用量；

（2）注意外界環(huán)境溫度；

（3）細骨料為河砂；

（4）需灑水養(yǎng)護。

4 免蒸養(yǎng)混凝土的適用對象

4.1 構(gòu)件

國家正大力推廣建筑施工使用裝配式建筑，建筑大部分結(jié)構(gòu)如墻體、樓板、樓梯等都可以采用免蒸養(yǎng)混凝土構(gòu)件，這將大量降低污染，加快施工速度。

4.2 適用地區(qū)

結(jié)合氣候條件，南方地區(qū)的廠家建議在4到10月份大量生產(chǎn)免蒸養(yǎng)混凝土制品，自然養(yǎng)護12 h即可脫模，7 d達到出廠強度要求；11月到第二年3月份，如果所需產(chǎn)量不高亦可采用免蒸養(yǎng)工藝，但是脫模時間需要延遲6 h。相較于傳統(tǒng)蒸壓工藝，免蒸養(yǎng)工藝制作的成品養(yǎng)護時間更長，需要噴灑養(yǎng)護并且按生產(chǎn)日期堆放，對堆放養(yǎng)護的場地要求更高。

5 結(jié)語

目前各類早強劑復(fù)配方法和早強減水劑的研究開發(fā)已初具規(guī)模，免蒸養(yǎng)工藝也在大力推廣的階段，但該工藝仍存在一些不足之處。

（1）加入高性能早強減水劑的免蒸養(yǎng)工藝已達到國際標準，但仍需進一步降低制作成本。

（2）在PHC管樁制備中，免蒸養(yǎng)工藝相比于傳統(tǒng)工藝在達到PHC管樁產(chǎn)品的質(zhì)量與性能的基礎(chǔ)上，還提高了管樁的耐久性和耐打性，滿足低碳、環(huán)保、經(jīng)濟的發(fā)展需求。

（3）由于該技術(shù)仍處于發(fā)展階段尚不完全成熟，在預(yù)制混凝土的耐久性方面需要學(xué)術(shù)界再多做相關(guān)研究。

（4）在免蒸養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用過程中缺少相對權(quán)威的技術(shù)標準，需要國家牽頭學(xué)術(shù)界以及相關(guān)行業(yè)權(quán)威制定有關(guān)的國家制作標準。