混凝土早期养护的重要意义及措施.pdf

文章编号：1 0 0 7 - 0 4 6 X ( 2 0 1 0 ) 0 2 - 0 0 2 0 - 0 4 1 l应用：研究： 混凝土早期养护的重要意义及措施 Th e S i g n i fi c a n c e o f Ea r l y Ag e Cu r i n g t O M o d e r n Co n c r e t e 张 波 ，孙启斌 ，张晓光 ( 1 淄博庄园混凝 土有 限公司 ，山东淄博 2 5 5 0 0 0 ；2 甾 博市建筑工程质量监督站 ，山东淄博 2 5 5 0 0 0 ) 摘 要： 通过早期养护对混凝土强度、抗裂性、碳化性能、混凝土路面 ( 地面 ) 表层强度、夏 ( 冬 ) 期混凝土性能的影响及工 程实践经验分析，充分说明早期养护对现代多组分混凝土性能实现的重要性。提 出了针对不同环境、不同温度及具体 工程情况需采取的早期养护措施，对进一步提高工程质量、避免或减少质量缺陷具有非常重要的现实意义。 关键词 ： 早期养护；强度；裂缝；碳化；夏 ( 冬 )期浇筑；塑料薄膜覆盖 中图分 类 号 ：T U5 2 8 5 文 献 标识 码 ：A Abs t r a c t ：Th r o u g h t he a n a l ys i s of e n gi n e e r i ng pr a c t i c e a nd t h e i n flue n c e o f e a r l y a g e c ur i ng o n c o nc r e t e s t r e ng t h，c r a c k r e s i s t a n c e ， c a r bo n i z a t i o n ，c o n c r e t e pa v e me n t s u r f a c e s t r e ng t h， a nd t he c o n c r e t e p e r f o r m a nc e i n wi n t e r a nd s u mm e r ， t h e p a p e r i s t o i l l us t r a t e t he s i g ni f i c a nc e of e a r l y a ge c ur i ng t o t he r e a l i z a t i o n of t h e mul t i c o mpo n e nt c o nc r e t e S q u a l i t y I t a l s o o f f e r s t h e e a r l y a ge c u r i ng me a s u r e s a c c o r d i n g t o d i f f e r e n t e nv i r o nme nt ， t e mpe r a t u r e ，a nd s p e c i f i c e ng i n e e r i n g c on di t i o n s ，wh i c h i s s i g ni f i c a n t t o i mp r o v e t he e n gi ne e r i ng qu a l i t y a nd a v oi d o r r e d u ce t he q ua l i t y de f e c t Ke y W o r d s ： e a r l y a g e c u r i n g ； s t r e n g t h ； c i a c k ； c a r b o n i z a t i o n ； p o u r i n g ； p l a s t i c fil m mu l c h i n g 0前 言 混凝土性能的变化与周围环境有着很大的关系， 好的 环境可以促进混凝土性能的发展， 使其更好地服务于结构。 恶劣的环境也可以使混凝土性能劣化，影响整个工程的质 量。随着商品混凝土的蓬勃发展，现代混凝土已不是过去 砂子、石子、水泥的简单组合，在混凝土生产中大多掺加 了矿粉、粉煤灰及具有各种功能的外加剂，这些材料的加 入都必须为其创造一个适宜的环境，才能使各种材料组合 发挥出最佳性能。 因此，混凝土浇筑完毕后 ，需要在一定时期内保持适 当的温度和足够的湿度，以满足混凝土的良好硬化条件。 为满足这种硬化条件所采取的措施，称为混凝土的养护。 温度、湿度及养护延续的时间是混凝土养护的三大要素。 混凝土性能早期变化较快，后期逐步平稳，这是混凝土性 能依时间变化的一个基本规律。因此，早期养护对保证混 凝土性能的实现有着特别重要的作用。 然而，长期以来，养护的重要性并没有引起施工及监 理人员的足够重视。由于受技术水平、质量意识及盲目 赶 超进度等因素的影响，混凝土得不到科学、充分的养护， 结果造成混凝土结构出现裂缝、强度低、耐久性差等质量 问题，使混凝土不能发挥其应有的性能。 2 0 CD H 2 2 01 0 下面，从五个方面，就早期养护对现代混凝土的重要 性进行分析 。 1对混凝土抗压强度的影响 为了分析养护条件对混凝土强度的影响，我们分别选 用 C 2 0 、C 2 5 、C 3 0 、C 4 0四种强度等级混凝土 ( 均掺加 了2 5 矿粉、1 5 粉煤灰 ) 制作了 1 5 0 m m 试块， 在四 种不同养护条件下检测其 2 8 d抗压强度，结果见表 1 。 表 1 不同养护条件下 2 8 d抗压强度 序 号 养 护 条 件 室 内 温 度室 内 度 C 2 0堡 C 2 墨 5壁C 羔 3 0 C 4 0 C _= = 一 2 8 d抗压强度 MP a 通过以上试验结果可见，混凝土试块成型后如不采取 任何养护措施，其2 8 d 抗压强度可损失 2 5 以上，且对低 强度等级混凝土影响更大。这主要因为混凝土中掺加了较 多的矿粉、粉煤灰，混凝土强度增长缓慢，而低强度等级 混凝土早期强度更低，混凝土密实度不够，这时混凝土如 得不到保湿养护，内部水分更易散失，影响其水化反应， 从而使强度大大降低。 通过以上试验结果还可看出，如能保证 7 d标准养护， 则混凝土2 8 d抗压强度基本能达到标准养护的 9 0 左右， 且越早期的养护对混凝土影响越大。 以上是采用 1 5 0 m m 试块试验得出的结果，在不能充 分养护的情况下， 对混凝土试块的影响比对混凝土结构物 的影响要大。工程结构物实体体量一般都大，内部混凝土 强度下降要小于 1 5 0 m m 试块，但对表层混凝土及对一些 薄壁结构物强度影响仍较大。 2对混凝土抗裂性能的影响 在自然环境下，混凝土将产生一些体积变形，当内外 混凝土体积变形不一致时，混凝土有可能产生开裂。混凝 土的开裂与否取决于变形的不一致性与混凝土的抵抗能力。 如果前者大于后者，混凝土将出现开裂，如果后者大于前 者，混凝土则不开裂。要提高混凝土的这种早期抵抗能力， 对混凝土进行较好的早期养护是十分重要的。大多数的混 凝土开裂都发生在塑性收缩阶段，水泥水化引起混凝土体 积收缩，由于失水后得不到及时保湿养护而使混凝土产生 开裂。 最典型的就是在于燥、高温季节现浇混凝土楼板的开 裂问题，每年的春季由于干燥、风大，是现浇楼板裂缝的 多发季节。裂缝的形式主要有两种，一种是表面不规则的 浅表性裂缝，这种裂缝是在混凝土初凝后，水化速度加快， 混凝土得不到及时的保湿养护，由于失水而产生收缩裂缝， 这与混凝土的砂率、水灰比、坍落度等关系不大。另一种 裂缝则是贯穿至板底的深度裂缝，且多沿布筋方向。这种 裂缝的产生多是由于混凝土初凝前未实施保湿措施，混凝 土初凝后开始出现裂缝，施工人员就对出现的裂缝实施拍 打、抹压，这时混凝土未终凝，正是强度发展最快、最脆 弱的时期，由于施工人员的踩踏，混凝土受到内部钢筋的 剪切作用而出现顺筋裂缝。形成贯穿性裂缝的另一种原因 就是为了抢进度，过早往板面上吊放架管、钢筋、砖等物 体，同样是在混凝土强度发展最脆弱的时期，在荷载作用 下使混凝土受到内部钢筋的剪切作用而出现顺筋裂缝。过 早的 荷载造成混凝土结构受损， 再长的养护期也不能弥补 早期的结构损伤。这种顺筋贯穿性裂缝不仅造成板面渗水， 而且可导致内部钢筋的锈蚀，最终将对混凝土耐久性造成 严重影响。 这两种裂缝解决的最好办法，就是保证混凝土振捣、 抹面完成后，确保初凝前在混凝土板面上覆盖一层塑料薄 膜保湿养护，最好是随抹面随覆盖，在混凝土强度未达到 1 2 M P a 前 ( 春秋季一般 3 0 h ，夏季一般2 0 h ，冬季一般 4 8 h以上 )，确保混凝土板面不上人及吊放物体，使混凝 土能有足够时间产生抵抗混凝土变形的早期强度。近几年 由于我们积极与客户交流、沟通及监理、施工人员认识的 提高，现浇混凝土楼板施工采取以上早期保湿养护措施后 已基本解决了裂缝问题。 另外还有两种容易产生结构裂缝的情况与混凝土早期 养护不当具有直接关系。一种是大体积混凝土浇筑时随着 厚度的增加，水泥水化速度加快，内外温差加大，混凝土 初凝时间提前，这时应确保在混凝土初凝前即覆盖一层塑 料薄膜保湿及覆盖棉毯保温 ( 保温的目的是为了使混凝土 内部温度平稳散发 ) 养护，保证混凝土不因失水过快及内 外温差过大而产生裂缝。另一种容易产生裂缝的部位是较 长的连续墙体，施工单位为了减少模板运转周期，混凝土 浇筑后不到 3 0 h 模板就拆除了，混凝土表面得不到及时、 充分的湿养护，混凝土早期收缩过大而产生开裂。混凝土 墙体不宜过早拆模， 早期有模板附着在混凝土表面可起到 保湿作用。根据气温情况一般混凝土浇筑 2 - 3 d后拆模， 拆模后立即涂刷养护剂或挂棉毡浇水养护 ( 冬季不可浇水)。 以上所述新浇筑混凝土的这些特点导致了混凝土容易 变形、产生内应力，而引起开裂。混凝土浇筑后，要防止 混凝土表面受环境因素影响 ( 如风吹、暴晒、气温骤降等) 而引起激烈变化，及时养护就是为混凝土提供一个良好的 环境，使混凝土能够进行正常的水化反应，产生早期强度， 以提高混凝土抵抗各种变形的能力，防止或减少因早期干 燥收缩和温度收缩而产生开裂。 3对 “ 双掺”混凝土路面 ( 地面 ) 表层强度的影响 随着商品混凝土的发展，现在大、中城市中混凝土路 面 ( 地面) 工程， 基本有现场搅拌改用商品混凝土来浇筑。 商品混凝土由于采用罐车运输的特点，坍落度比现场搅拌 生产的混凝土要大，且混凝土中一般掺加了矿粉、粉煤灰。 这种情况下，要想避免由于混凝土路面 ( 地面) 面层强度 降低而造成起砂、 起粉现象，在商品混凝土满足强度要求 的前提下，更要重视混凝土的施工及养护过程控制。 针对此类问题，我们进行了大量的工程跟踪检查。通 过分析我们认为主要从以下三个方面控制，可很好的解决 混凝土路面 ( 地面 ) 起砂、起粉现象。 ( 1 ) 严格控制混凝土坍落度在 ( 8 0 2 0 ) m m范围。 ( 2 ) 混凝土板做面。第一步先找平抹平，待混凝土 2 2 0 1 0 粉煤灰 2 1 表面无泌水时 ( 最好采用真空吸水工艺)，先用带有浮动 圆盘的重型抹面机粗抹一遍，将混凝土表面浮浆抹进混凝 土内，然后用带有振动圆盘的轻型抹面机或人工细抹一遍， 最后人工压光抹平。采用抹面机抹平及人工抹面压光过程 中严禁在混凝土板面上洒水。 ( 3 ) 混凝土板面养护。混凝土地面面层一般采用压光 成型，混凝土路面面层一般采用拉毛、压痕或刻痕成型。 混凝土地面压光成型、混凝土路面拉毛或压痕后应随即覆 盖一层塑料薄膜，塑料薄膜覆盖养护 3 d内应禁止人员行 走，使混凝土面层得到最早期的保湿养护，后期应浇水养 护至 1 4 d 。这对提高混凝土面层强度可起到至关重要的作 用。路面 ( 地面) 浇筑施工早期不宜采用浇水养护，由于 商品混凝土大都掺加了矿粉、粉煤灰，混凝土早期强度增 长缓慢，如采用浇水养护，过早由于混凝土表面强度低， 面层易被水浸泡剥落，而等到面层具有一定强度再浇水养 护，这时由于早期失养，混凝土表面强度将会大大降低， 这在干燥、高温季节将更为严重。在冬季施工，如混凝土 板面不能保证早期保温养护，使混凝土板面受冻，都可造 成混凝土板面起砂、起粉现象。 从以上分析的三个方面控制措施看，前两方面措施与 养护无关，且是很关键的，但混凝土板面的早期养护对避 免混凝土路面 ( 地面)起砂、起粉现象也是至关重要的， 必须认真做好的。 4对混凝土碳化的影响 通常情况下，混凝土空隙中充满了由于水泥水化反应 产生的氢氧化钙 ( C a ( O H ) ： ) 饱和溶液，其碱度很高，p H 值在 1 1以上。这种碱性介质对钢筋有良好的保护作用， 使钢筋表面沉积层致密的、难溶的氧化铁 ( F e 2 0 ， ) 、四氧 化三铁 ( F e 0 ) 和氢氧化亚铁 ( F e ( O H ) z ) 薄膜， 称为钝化膜， 它可保护钢筋不被腐蚀。而当空气中的二氧化碳 ( C O ) 与 混凝土中的氢氧化钙 ( C a ( O H ) ) 反应，生成中性的碳酸钙 ( C a C o ， ) 后， 混凝土即碳化。碳化后的混凝土 p H值降低， 对钢筋的保护作用减弱。 影响混凝土碳化速度的因素很多，但主要还是混凝土 的密实度，即抗渗性能，它影响二氧化碳 ( C O ： ) 在混凝土 内的扩散速度。混凝土越密实，外界气体只能作用于混凝 土表面而向内部渗透比较困难，混凝土碳化速度就会非常 缓慢。 随着混凝土技术的进步，大量矿粉、粉煤灰掺加到混 凝土中，不仅使大量工业废料得到利用，同时改善了混凝 2 2 CD 工 4 H 2 2 01 0 土的许多性能。但随着大量掺合料的掺入，混凝土的碱度 下降，如再不能保证早期养护，混凝土表层强度、密实度 下降，将使混凝土碳化速度加快。 在大量的工程实体回弹检测中发现，同期采用相同混 凝土浇筑的柱与墙体部位，柱拆膜后及时缠裹一层塑料薄 膜保湿养护， 其 6 0 d 碳化深度一般在 1 5 m m以内；而墙 体部位拆膜后不采取任何养护措施，或养护不及时、时间 过少，其 6 0 d碳化深度大都会超过 3 0 m m，且越低强度 等级混凝土碳化越严重，碳化深度可达 5 0 m m以上，其 实质还是混凝土表层强度、密实度低所至。混凝土碳化过 快，碳化深度过大不仅严重影响混凝土对钢筋的保护作用， 也使采用回弹法检测混凝土强度的准确性大大降低。 采取及时养护的混凝土表层强度高，而不养护的结构 部位，表层强度低，用磨石可很轻松地将混凝土打磨掉， 混凝土表面粉化现象严重。这些部位混凝土碳化速度都快， 这与混凝土早期养护不足具有直接的关系。 5对夏、冬期浇筑混凝土性能的影响 ( 1 ) 夏季气温高，混凝土早期强度增长快，同时混 凝土中的水分蒸发速度也快，大量水分的蒸发将会影响胶 凝材料的水化，从而影响混凝土最终强度及各种性能的发 展。大量水分很快失去，不仅产生较大的干缩变形， 且在 混凝土强度不高的情况下发生，极易造成混凝土的开裂。 因此夏季混凝土浇筑施工尤其要注意早期保湿养护， 切不 可使混凝土暴晒失水，这将对混凝土的强度及各项性能造 成无法挽回的损失。根据不同部位混凝土浇筑后应及时采 取覆盖塑料薄膜、喷刷养生液或覆盖棉毯、 草帘反复洒水 保湿养护。 ( 2 )冬期混凝土浇筑施工，保湿已不是主要问题， 关键是混凝土浇筑完毕后早期的保温养护。据有关资料介 绍， 混凝土成形后立即受冻，其强度损失率高达3 0 7 0 ， 水灰比越大，强度损失率越高。受冻前标准养护时间越长， 强度损失越小。因此，我国 建筑工程冬期施工规程 对 冬期浇筑的混凝土受冻前应具有的最低强度一临界强度作 了规定。 普通混凝土采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制时， 临界强度应为设计标准值的3 0 ；采用矿渣硅酸盐水泥配 制的混凝土，应为设计标准值的4 0 。掺用防冻剂的混凝 土，当室外最低气温不低于 一 1 5 时不得小于 4 M P a ， 当室外最低气温不低于一 3 O 时不得小于5 M P a 。 ( 下转 3 2页) 大于榆林黄土。 ( 2) 改性黄土最大干密度随膨润土添加率增大呈现阶 段性变化规律，即刚开始急剧增大直至达到峰值，之后随 膨润土含添加率增大而缓慢降低。 ( 3 )随着膨润土添加率增大，改性黄土最优含水量呈 现很好的线性增长规律。 参考文献 1 Mi t c h e l l ， J K ， H o o p e r ， D R ， a n d Ca mp a n e l l a ， R G P e r me a b i l i t y o f c o mp a c t e d c l a y J J o u r n a l o f t h e S o i l Me c h a n i c s a n d F o u n d a t i o n s D i v i s i o n ， AS C E ， 1 9 6 5 ， 9 1 ( S M4 ) ： 4 1 6 5 2 D a n i e l ， D E I n s i t u h y d r a u l i c c o n d u c t i v i t y t e s t s f o r c o mp a c t e d c l a y s J J o u r n a l o f G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g ， AS C E ， 1 9 8 9 ， 1 1 5 ( 9 ) ： 1 2 0 5 1 2 2 7 3 】B e n s o n ， C H ， Z h a i H ， a n d Wa n g ， X E s t i ma t i n g h y d r a u l i c c o n d u c t i v i t y o f c o mp a c t e d c l a y l i n e r s J J o u r n a l o f G e o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g ， AS C E ， 1 9 9 4 b ， 1 2 0 ( 2 ) ： 3 6 6 3 8 7 4 】Go l d ma n L J Cl a y l i n e r s f o r w a s t e ma n a g e me n t f a c i l i t i e s ： d e s i g n c o n s t r u c t i o n ， a n d e v a l u a t i o n M P a r k R i d g e ， N J ： No y e s Da t a C o r p ， l 9 9 0 【 5 Ko e me r ， R a n d D a n i e l ， D Q u a l i t y As s u r a n c e a n d Qu a l i t y Co n t r o l f o r Wa s t e C o n t a i n me n t F a c i l i t i e s R U S E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n Ag e n c y Re p o r t No EP A 6 0 0 R- 9 3 1 8 2， Wa s hi n g t o n ， DC， 1 9 9 3 ! ! ! i ! i - ! i ! ! ! ! ! ! ! ， ( 上接 2 2页) 因此， 严冬季节混凝土浇筑后应及时采取可靠有效的 保温措施，使混凝土受冻前得到很好的预养，尽快达到临 界强度，才可使混凝土免受冻害。 现场施工人员有一种不正确的认识，就是冬期混凝土 生产已掺加防冻剂，不必再覆盖保温或不必及时覆盖，这 是及其错误的。如上所述， 冬施规程规定，即使已掺 加防冻剂的混凝土，也要采取预养措施，覆盖保温，使混 凝土达到临界强度后才可免受冻害。况且受混凝土价格及 成本因素的影响，有的混凝土生产企业防冻剂往往达不到 有效掺量或者采用劣质防冻剂。混凝土遭受冻害后，内部 将产生微裂纹，集料界面出现松动，混凝土与钢筋的黏结 力、抗渗性、抗冻性等耐久性指标均下降。 一 般来说，日 最低气温一 5 以上，混凝土中掺加早 强剂后，采取一般的覆盖保温措施后，混凝土遭受冻害的 可能性较小。但当日最低气温在 一 5 c c以下时，除混凝土 生产严格足量掺加防冻剂、采用热水搅拌外，混凝土浇筑 后必须及时采取有效的保温防护措施，才可避免混凝土遭 受冻害。如现浇板、路面 ( 地面) 等混凝土裸露部位应随 浇筑振捣、 抹压后立即覆盖一层塑料薄膜及多层棉毡，柱、 墙部位在混凝土浇筑前，将棉毡等保温材料缠裹在模板外 3 2 CD 日 2 2 01 0 6 L u n d g r e n ， T A S o m e b e n t o n i t e s e a l a n t s i n s o i l m i x e d b l a n k e t s C P r o c e e d i ng s ，l O t h I n t e r n a t i on a l c o nf e r e nc e o n So i l Me c h a n i c s a n d F o u n d a t i o n e n g i n e e r i n g ， S t o c k h o l m， 1 9 8 1 ( 2 ) ： 3 4 9 - 3 5 4 7 】鞠建英 防渗膨润土的研究及其在工程中的应用 J 水利水电科技进 展 2 0 0 0 ， 2 0 ( 5 ) ： 2 7 2 9 【 8 刘阳生， A庆中 膨润土改性天然黏土防渗材料的研究【 J 】 l 应用基础与 工程科学学报， 2 0 0 2 ， 1 O ( 2 ) ： 1 4 3 1 4 9 9 刘月妙，温志坚 用于高放射性废物深地质处置的黏土材料研究 J 】 矿物岩石， 2 0 0 3 ， 2 3 ( 4 ) ： 4 2 4 5 【 1 0 】 Da n i e l ， D E C l a y L i n e r s Ge o t e c h n i c a l P r a c t i c e f o r Wa s t e D i s p o s a 1 E d i t e d b y DE D a n i e l G N e w Y o r k ： C h a p ma n&H a l 1 1 9 9 3 ： 1 3 7 - 1 6 3 1 1 张志权 提高击实试验结果准确性的探讨 J 】 l 岩土工程界，2 0 0 4 ， 7 ( 5 ) ： 3 1 3 3 ， 7 3 1 2 】 陈辉， 雷胜友 土的击实试验影响因素 J l 建筑科学与工程学报， 2 0 0 5 ， 2 2 ( 2 ) ： 6 9 7 1 1 3 】 黄文熙 土的工程性质 M 北京： 水利水电出版社， 1 9 8 3 【 1 4 】 郭庆 国 粗粒土的工程特性及应用 M】 郑州 ：黄河水利出版社 ， 1 9 9 8 1 5 Ho l t z ， R D ， a n d Ko v a c ， W D A n I n t r o d u c t i o n t o Ge o t e c h n i c a l E n g i n e e r i n g G P r e n t i c e H a l l ， Ne w J e r s e y , 1 9 8 1 作者简介： 赵天宇， 甘肃省兰州市兰州大学土木工程与力学学院， 邮编 73 0 0 0 0 收稿 日期： 2 0 0 9年 l O月 2 0目 ! ! ，f ! ! ! ! ! ， 个 面等措施都是非常必要和有效的。 6结 论 随着现代商品混凝土及绿色高性能混凝土的发展，混 凝土中材料越来越多样化，混凝土配制、生产技术越来越 复杂，同时对混凝土的早期养护提出了更高的要求。 通过以上五个方面早期养护对混凝土各项性能的影响 分析，使我们认识到许多质量缺陷甚至质量事故，是由于 混凝土浇筑后没有得到及时、有效的早期养护造成的。配 制、 生产的混凝土自身质量固然重要， 但仅有浇筑成型良 好的混凝土，而不能给予混凝土科学、有效的养护，特别 是早期养护， 则混凝土就不能发挥它应有的性能。 参考文献 【 1 】张承志编著商品混凝土 M】 北京：化学工业出版社，2 0 0 6 6 【 2 】姚燕，王玲，田培主编高性能混凝土 M】 北京：化学工业出版社 2 0 0 6 9 3 】J G J 1 0 4 9 7 ，建筑工程冬期施工规程【 J 】 作者简介： 张波 ( 1 9 6 7 )，男，工程师，淄博庄园混凝土有限公司技术 负责人， 单位地址： 山东省淄博市张店区大张派出所西邻 收稿E t 期： 2 0 0 9年 1 O月 2 0日