不同養護方式下的機制砂混凝土性能研究

孫建斌，李士宣，李凱龍，冉德欽*

（1.山東省交通科學研究院，山東 濟南 250031；2.濟寧市建筑工程質量監督檢驗測試中心有限公司，山東 濟寧 272000）

引言

砂是混凝土中重要的細骨料，但是河砂數量已經遠遠滿足不了需求。通過學者的調查與研究，使用機制砂配制的混凝土不僅在性能上符合要求，而且在數量上也表現了自身的優越性［1-3］。養護方式和養護條件的不同，混凝土硬化后的各種性能也就不同［4-5］。內養護以超吸水樹脂和輕集料等為代表，外養護以自然養護、養護膜養護、養護劑養護等為代表。周昕等［6］通過模擬不同施工現場的環境，設計了覆蓋薄膜養護、澆水養護、低溫養護三種不同的養護方式，以考察不同養護方式對混凝土強度和滲透性的影響。曹健等［7］通過對標準養護、自然養護、覆蓋塑料薄膜、噴涂表面養護劑四種養護方式進行研究，得出了標準養護的養護效果是最佳的結論。李強等［8］對養護劑、橡塑板和土工布三種材料養護下混凝土的強度、抗裂性以及細觀結構進行了分析，并與自然養護進行了對比。以上研究均圍繞著以天然砂為原料配制而成的混凝土，而機制砂與天然砂在形貌特征和成份含量上都有一定差別。

1 原材料與試驗方法

1.1 原材料

采用P.O 42.5 水泥，物理性能指標見表1。粉煤灰和礦渣粉分別采用I 級粉煤灰和S95 礦渣粉，物理性能指標見表2 和表3。粗骨料為5～20 mm 的連續級配碎石。采用減水率為29%的非引氣型聚羧酸減水劑。蠟質養護劑。養護膜、塑料薄膜、土工布、棉絮均采用普通類型。

表1 水泥物理性能指標

表2 粉煤灰性能指標

表3 礦渣粉性能指標

1.2 試驗方法

（1）坍落度、擴展度、含氣量試驗按照《普通混凝土拌合物性能檢測標準》（GB/T 50080—2016）進行，混凝土構件尺寸為500 mm×500 mm×500 mm。（2）力學性能按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081—2019）進行，混凝土構件尺寸為500 mm×500 mm×500 mm。

2 混凝土試驗配合比及拌合物性能

混凝土試驗配合比以及拌合物的坍落度、擴展度、含氣量等性能的檢測結果見表4，均滿足《公路橋涵施工技術規范》（JTG/T 3650—2020）。

表4 混凝土試驗配合比及拌合物性能

3 不同養護方式的養護過程對比

混凝土構件的幾種保濕養護方式的各自保濕效果和維持保濕能力所需水量有較大差別。養護膜經第一次飽水后，在剩余養護時間里無需再進行補水；棉絮養護、土工布養護則需要每天進行灑水補充保濕。三種養護措施的補水方式：養護膜在初次包裹混凝土構件和試件前，用2 kg 水進行充分保水潤濕，以后養護期間不再補充水分；對棉絮和土工布，則在初次包裹混凝土構件和試件前，分別用4 kg 水進行保水潤濕，在以后養護期間每天定時灑水2 kg 進行補水，持續養護時間為14 d。

4 試驗結果與分析

4.1 抗壓強度的影響

不同養護方式混凝土試件抗壓強度見表5。

表5 養護方式對混凝土抗壓強度的影響

在測試齡期內，采用養護膜、塑料薄膜和棉絮養護方法的混凝土強度相對較高，混凝土各齡期強度非常接近；采用土工布養護的混凝土強度略高于自然養護下混凝土的強度。五種養護方式下混凝土試件各齡期強度均高于標準養護條件下混凝土的強度；而在表5 的七種養護方式中，以涂蠟質養護劑養護的混凝土強度最低，其各齡期抗壓強度較其他養護方式低30%左右。

養護膜和棉絮養護能夠為混凝土內部水泥水化提供充足有效的水分，保證其強度快速發展，說明其保水養護能力強。塑料薄膜養護，雖然不能給混凝土提供額外水分，但由于其密封性好，能夠保證混凝土自身水分不散失，在混凝土構件養護14 d 時，塑料薄膜內表面仍積聚有大量水滴，即能保證混凝土構件表面有一定濕度。土工布養護混凝土的強度發展跟自然養護條件相當，主要是由于土工布的水分保持性差。在炎熱環境中，其水分流失速度很快，即便每天定時補充水分，其在大部分時段也處于較干燥狀態。

4.2 抗壓強度的發展

不同養護條件下混凝土試件抗壓強度發展見圖1。

圖1 不同養護條件下混凝土抗壓強度發展

標準養護混凝土試件的強度發展比采用養護膜、棉絮、土工布、塑料薄膜和自然養護等方式混凝土的強度低，其原因是內部相對更多的層間水將增加混凝土的層間拆分壓力，減小水化產物間的黏結力，而降低混凝土的抗壓強度。采用涂刷蠟質養護劑養護的混凝土試件強度在七種養護方式中最低，主要由于養護劑涂刷于混凝土表面，阻斷了混凝土試件內部與外部環境濕度的交換，由于無外界水分的補充，混凝土內部水化反應不充分，因而造成其強度發展很低。而其余六種養護方式在一定程度上都可以為混凝土試件提供一定的潮濕環境，因而強度發展相對較高。

5 結語

測試齡期內，測得的七種養護方式下機制砂混凝土構件所表現出的抗壓強度以棉絮養護、塑料薄膜養護和養護膜養護最優，涂蠟制養護劑養護最差，其他三種養護方式相差不大。