冬期养护方法对混凝土竖向结构实体强度的影响

汉生，郝挺宇，文俊强，韩宇栋，邹振华，叶朝卫

（1. 北京正华混凝土有限责任公司，北京 100076，2. 中冶建筑研究总院有限公司，北京 100088）

冬期养护方法对混凝土竖向结构实体强度的影响

（1. 北京正华混凝土有限责任公司，北京 100076，2. 中冶建筑研究总院有限公司，北京 100088）

本文研究使用不同养护方法对冬季施工的 C40 混凝土试验墙体进行现场养护，对比了不同方法对混凝土结构实体强度的影响，结果表明诸多养护方法中最优养护为“薄膜＋棉毡覆盖”，其强度值比完全不养护的强度高 16%～20%。

养护方法；混凝土竖向结构；实体强度

0 引言

混凝土结构的早期养护方式对其强度增长有着至关重要的影响。胶凝材料只有水化到一定程度才能形成有利于混凝土强度和耐久性的组成与结构。一定的温度和湿度条件是水泥水化硬化及强度增长的重要保证[1]。当原材料一定，材料配合比相同，施工方法一致时，混凝土的性能就取决于养护条件的好坏。抗压强度是混凝土各项性能指标的综合反映，也是建筑工程质量监督中最普遍最重要的检测项目。长期以来，由于对建设速度与建设成本的片面追求，施工规范得不到很好的重视与执行，造成混凝土工程质量达不到设计要求（如强度低、碳化严重等），或者在养护条件不能很好保证下为了达到混凝土的强度性能而大幅度增加混凝土中的水泥用量或提高混凝土的强度等级，造成资源能源大量消耗[2]。这些做法一方面不符合混凝土材料技术进步的要求，另一方面也增加了成本，且与全球节能减排的时代要求不相称。尤其是商品混凝土普遍应用后，若不注重施工养护技术的配合，混凝土工程出现强度低、强度发展慢及耐久性差的问题将更加突出[3]。

1 试验

为了阐述不同养护条件对同条件下配制的、同工作性能、同强度等级的混凝土抗压强度的影响，揭示早期养护对混凝土强度增长的重要性，本文对冬季施工不同养护方式的C40 混凝土剪力墙试验墙体，以及同条件下养护试块和标准养护试块进行对比试验研究。

1.1 原材料

（1）水泥：采用河北唐山燕东水泥厂生产的 P·O42.5 普通硅酸盐水泥；

（2）粉煤灰：采用北京诚兴泰建筑材料公司生产的Ⅰ级粉煤灰；

（3）矿粉：采用唐山市丰润区宏景建材加工有限公司生产的 S95 级矿粉；

（4）砂：采用涞水县兴旺砂石料厂生产的规格为Ⅱ区的中砂；

（5）碎石：采用涞水县兴旺砂石料厂生产的 5～25mm规格连续级配碎石；

（6）外加剂：采用北京钰仕兴建材有限公司生产的PAD-3 型防冻型减水剂；

（7）水：自来水。

1.2 混凝土配合比

本试验研究中冬施混凝土剪力墙试验墙体所用混凝土强度等级为 C40。混凝土配合比如表1 所示，拌合物性能如表2所示。

表1 混凝土配合比 kg/m3

表2 混凝土拌合物性能

1.3 养护方法

本次试验研究中，针对冬施混凝土施工混凝土剪力墙试验墙体分别采用六种不同的养护方式，现场现浇六面试验段混凝土墙体。试验墙体编号为 1～6，分别为：拆模时间为18h 不加养护措施、拆模时间为 48h 拆模后覆盖棉毡至 7 天、拆模时间为 18h 拆模后覆盖节水养护膜加棉毡至 7 天、拆模时间为 18h 拆模后覆盖塑料薄膜加棉毡至 7 天、拆模时间为18h 拆模后涂刷养护剂加棉毡至 7 天、拆模时间为 18h 拆模后覆盖棉毡至 7 天。此外，还浇筑了同条件养护和标准养护试块。

1.4 试验方法

本试验研究测试的主要内容有不同养护方式试验墙体的取芯强度值以及回弹值，所依据的主要检测标准如下：

（1）CECS 03: 2007《钻芯法检测混凝土强度技术规程》；

（2）JGJ/T 23—2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》；

（3）GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》。

2 试验结果与分析

测定 7 天、14 天、28 天、60 天、90 天试验模拟墙结构实体的回弹强度并计算出回弹推定值、芯样抗压强度及其对应的试块标养强度、同条件强度。强度数据见表3～5。

表3 混凝土试验墙回弹推定值 MPa

图1 混凝土试验墙回弹推定值与养护条件的关系

通过六段试验墙体的回弹推定值可以看出：各种养护方式的墙体回弹强度推定值随着龄期的增长而逐渐增加，28 天龄期之后增长势头趋于缓和；六种养护方式之中，晚拆模、养护膜＋棉毡和薄膜＋棉毡的养护方式相对较好，而养护剂＋棉毡、棉毡和完全不养护的养护方式则效果较差；以 60 天养护龄期数据为例，最优的养护方式为薄膜＋棉毡，其回弹推定值为 40.2MPa，刚好达到强度设定值的 100%，而最差的养护方式为完全不养护，其回弹推定值为 33.5MPa，只有强度设定值的 84%，两种养护方式对混凝土强度影响为 16%。

表4 混凝土试验墙钻芯强度值 MPa

通过六段试验墙体的钻芯强度值可以看出：与回弹推定值的规律类似，各种养护方式的墙体钻芯强度值随着龄期的增长而逐渐增加，28 天龄期之后增长势头趋于缓和；六种养护方式之中，晚拆模、养护膜＋棉毡、薄膜＋棉毡和养护剂＋棉毡的养护方式相对较好，而棉毡和完全不养护的养护方式则效果较差；以 60 天养护龄期数据为例，最优的养护方式为薄膜＋棉毡，其回弹推定值为 48.0MPa，达到强度设定值的 120%，而最差的养护方式为完全不养护，其回弹推定值为40.2MPa，刚好达到强度设定值的 100%，两种养护方式对混凝土强度影响为 20%。

图2 混凝土试验墙钻芯强度值与养护条件的关系

表5 混凝土试块强度值 MPa

通过试块强度值可以看出：试块强度值随着龄期的增长而逐渐增加；各个龄期标准养护的强度均远远大于同条件养护的强度；以 60 天养护龄期数据为例，标养强度值为69.2MPa，达到强度设定值的 173%，而同条件养护的强度值为 47.4MPa，刚好达到强度设定值的 119%，两种养护方式对混凝土强度影响为 54%。

为了对比最优养护与最差养护的强度差异，将薄膜＋棉毡、完全不养护的回弹推定值与钻芯强度值与标养试块同条件试块的各龄期强度数据进行对比，如图3 所示。

图3 养护方法对混凝土强度的影响

从中可以看出，同批成型的试块强度高于试验墙的钻芯强度，而试验墙的钻芯强度又高于试验墙回弹推定值。具体来看，标准养护的强度数据比各种养护的强度数据均高出许多，若以 60 天强度计，其数值可达设计强度的 173%；其次为最优养护的钻芯强度值和同条件养护的试块强度值，这两者的强度数值比较接近，冬施按照 60 天龄期，可达设计强度的 120%；再次为最优养护的回弹推定值和最差养护的钻芯强度值，这两者的强度数值也较为接近，冬施按照 60 天龄期，可达设计强度的 100%；最后为最差养护的回弹推定值，冬施按照 60 天龄期，只可达设计强度的 84%。

完全不养护状态或者养护不到位的情况下混凝土墙体回弹推定值和钻芯强度均低，这是由于这样的养护措施混凝土表面的湿养护条件明显不足，导致混凝土水化不充分，造成混凝土“缺钙”，不能提供混凝土强度增长的动力，若有风吹导致墙面表面干燥，则会影响水化反应，进而影响其强度增长[4]。此外冬施环境下，过低的气温同样不利用混凝土的水化，北京12月份气温经常位于零度以下，完全不养护状态的混凝土若不施加保温措施，可能导致其混凝土内部停止水化，影响其强度增长。而薄膜＋棉毡的养护方式中，薄膜覆盖可以保障混凝土墙体表面的湿度，覆盖棉毡又可提供一定程度的温度，这样的温湿度环境下，可以保证其强度增长。因此，目前为止冬施过程中比较好的养护措施便是“薄膜+棉毡”覆盖的养护方式。

3 结论

（1）混凝土竖向结构的冬施诸多养护方式中“薄膜＋棉毡”覆盖的方式为最优养护方法；

（2）“薄膜＋棉毡”覆盖的最优养护方法比之完全不养护的方法，以 C40 混凝土为例，其钻芯强度和回弹推定值相差 16%～20%；

（3）对比“薄膜＋棉毡”覆盖养护方法的钻芯强度和回弹强度的对比可以发现：以 C40 混凝土为例，混凝土 60d 其钻芯强度值较回弹推定值高 16%～20%。

[1] 齐立剑．养护方式与水胶比对粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响[D]．燕山大学[A]，2013．

[2] 王楠．养护方式对水泥胶砂及混凝土强度影响试验研究[D]．内蒙古科技大学，2012．

[3] 林鹏，严玉梅．养护条件对混凝土抗压强度及孔结构的影响[C]．全国混凝土新技术、新标准及工程应用学术交流会[A]．2010．

[4] 李建兵．结构实体混凝土强度检验与评定的试验研究[D].哈尔滨工业大学[A]，2014．

［通讯地址］北京市大兴区西红门镇振亚庄村西 100 米正华商砼（100076）

卻汉生（1974—），北京正华混凝土有限责任公司常务副总，主要从事混凝土新技术开发、企业管理方面研究。