试论混凝土立方抗压试件的养护制度

2018年11月26日12:06:53 2 3,322

现行工程中,往往针对检测混凝土强度的试件,特别是立方抗压强度的试件有两种养护制度,即标准养护和同条件养护。为什么会采取这两种养护制度,其根本原因是什么呢?这必须从混凝土的性能以及工程需要两个方面来考察。

在湿度一定的前提下,混凝土试件的强度与它成型后的龄期以及所处温度有关,龄期长,水化反应会让强度持续增长,温度高,则水化反应更快,导致早期强度提高更快;而湿度低,则试件失水会很严重,导致表面出现裂纹,由于试件的尺寸有限,这种裂纹会导致试件的强度降低。这是混凝土强度的一些基本性能。

1  标准养护和同条件养护制度控制因素

我们再来看看标准养护制度是如何规定的。标准养护制度规定了三个参数,即混凝土的养护龄期、养护温度以及养护湿度。这些条件规定之后,还会有什么能影响混凝土试件的强度呢?一定是配合比了。在配合比设计时,按标准要求,我们至少得选择三个水胶比并做出相应的回归曲线,并在此回归曲线上确定配合比所需要的水胶比。如果养护制度不统一,这三个不同水胶比的试件强度会受龄期、温度和湿度的影响,其测定值并不只受配合比的影响,那么三个强度值就没有统计上的同条件的意义,因此要固定养护制度。在搅拌站管理中,要检查分析搅拌站的管理水平,要证明搅拌站生产的混凝土与配合比设计规定是一致的,也需要固定这三个因素的影响,利用标准养护制度下的试件强度来做判断。所以标准养护在混凝土生产过程中是必不可少的。如果使用标准把这些养护制度固定下来,那么这样的养护制度就是标准养护。

当然,标准养护的制度也不是随心所欲地规定的。在铁路混凝土的发展阶段,标准养护制度中的龄期就做了相应调整。第一个阶段的龄期规定为28天,第二个阶段的龄期规定为56天。这一调整是因为铁路混凝土允许使用大体积的粉煤灰或矿渣粉等等矿物外掺料。硅酸盐水泥的一个特点,在28天时其水化反应程度达到完全反应的约80%,之后的强度增长逐渐变得极为缓慢,因此全世界大多数国家都约定养护以28天龄期为标准养护龄期。但加入大体积的粉煤灰等等矿物外掺料之后,比较起来,早期强度以及28天强度都会有所降低,但到56天龄期时,相比28天龄期的强度还会有5~10MPa的增长。为了充分利用这一特点,避免浪费,并且有意识地让混凝土强度发展速度放缓,以利用混凝土的耐久性(这是高速铁路工程定义的高性能混凝土的核心概念之一),所以把标准养护制度的龄期调整为56天。标准养护的要求的相对湿度值,规定要求大于95%,就是要求试件不能因为干燥收缩产生细小的裂纹。因为试件尺寸小,这些裂纹足以导致测定的强度值偏小。温度对于硅酸盐水泥混凝土的水化反应影响极大,其水化反应程度与温度之间并非线性关系,因此对混凝土的强度发展历程也有极大的影响。为了比较,也对温度做了相应的规定。

之所以要规定这些参数,其目的就是让不同生产时间、不同的配合比设计所需要的强度都在同一条件下测量,从而才有相互比较的意义,而这种规定以标准的形式固定下来,就形成了标准养护制度。那么同条件养护制度的含义又是什么呢?

首先要明确同条件是与什么养护同条件。当然是与现场结构物的养护同条件。这些条件仍然包括温度、湿度和龄期。以高速铁路箱梁为例,混凝土浇筑完成后,一般要覆盖养护,并且要定期喷水保证混凝土表面温润,这是养护的基本条件。体积越大,则比表面积越少,散热面积也就越少,所以大体积结构的混凝土内部在浇筑完成后很长一段时间内,温度往往都高于自然环境。因此就温度这个因素来说,如果试件不尽量靠近混凝土结构本体,那么由于它体积小,比表面积大,散热快,内部温度与本体混凝土比较要低很多,所以此时试件的强度发展历程会远远地偏离本体混凝土强度发展历程,所以此时的养护制度在温度这个因素的限制上就不是同条件。同样地,如果表面温润状态与本体强度不一致,特别是试件小,出现的表面微小裂纹也会导致试件强度偏低,因此试件的养护湿度条件也应该与混凝土本体一致。当然在浇筑过程中就完成试件制作,并且在结构物浇筑完成后立即将试件与结构物同时养护,则可以保证试件龄期与混凝土本体龄期一致。所以,作为箱梁这种结构物的混凝土强度试件应该在箱梁浇筑时同期制作,并放在箱梁的箱内,与箱梁一起同温度、同湿度条件下养护;如果把试件放在箱梁之外,那样的养护不是同条件养护而是同气候条件养护。这两种养护是有根本区别的。由箱梁试件的同条件养护条件,可以举一返三,推想出其它结构物的同条件养护试件的养护方式。

那么人们一定会问一个问题,既然有标准养护,为什么还要进行同条件养护。同条件养护更多地是用于生产过程控制使用,以箱梁生产为例,那就是拆模、预张、初张、终张以及架梁时,需要控制箱梁的实际强度,所以需要使用同条件养护试件来判定结构混凝土的实际强度。

所以,标准养护制度用于配合比设计、搅拌站生产管理,而同条件养护制度用于判定混凝土施工后续各个工序是否可以施作,不同的养护制度有不同的使用场合,并非只能做标准养护,也并非只做同条件养护。

到目前为止,我们只讨论了标准养护和同条件养护制度的温度、湿度和龄期三个控制因素。是否还有其它因素需要我们控制呢?答案是肯定的。

2 养护制度应该控制的其它因素

试件的拆模时间过早,强度还不足以抵抗拆模给试件带来的损伤,会导致最终试件强度的测定值下降,给配合比设计、搅拌站生产管理分析、下一步施工工序的开展带来误差损失。因此,拆模时间是需要考虑的。个人经验来说,按标准规定的试件制作后在室内静置24小时拆模,会比制作后立即放到标准养护室内标准养护后24小时拆模,最终28天龄期时,前者的强度会比后者低5MPa左右,而56天龄期时,前者会低5~10MPa。因此,养护制度上来说,无论那一种情况,试件制作之后,应该立即按相应制度养护试件,而不是在一旁静置养护。

早期温度对混凝土强度发展影响很大,早期温度低,早龄期各个阶段的强度也会低,早期失水收缩开裂给试件带来的影响会影响后期各个阶段。因此,试件应该尽早按规定养护制度养护。这也是试件养护制度应该明确规定的,而非前一天可以不按规定的养护制度养护。

作为同条件养护,试件在养护期间的保护特别重要,如果不保护试件,试件乱扔乱放,拆模时不使用仪器利用压缩空气脱模而是用敲、砸等等机械方式拆模,不仅不能保证在要求的养护制度下养护,还可能会造成破损,导致检测所得混凝土强度值降低,这些因素都可以归结为试件养护制度应该规定的控制因素中。

总之,会影响混凝土强度的因素也会影响混凝土试件的强度,而导致混凝土试件破损的因素也会导致混凝土试件的检测强度下降,所以,对试件的养护制度我们不仅要关注温度、湿度和龄期,还要关注混凝土的及时养护问题,还要关注试件的保护问题,它们都会导致混凝土试件强度发生根本变化,严重背离结构本体混凝土强度。但是,最直观便捷有效地检测结构混凝土强度的方法仍然是随机抽样混凝土并制作试件测定抗压强度,而我们更是用试件的检测强度来判定本体强度,所以控制试件的养护制度规定的因素至关重要。

3  结论

混凝土抗压强度试件有两种养护制度,一种是标准养护,一种是同条件养护。这两种养护制度都强调了温度、湿度和龄期是养护需要控制的关键因素。特别是同条件养护制度,更是需要控制这三个因素,便利混凝土强度试件在与本体结构混凝土条件相同的情况下养护,其核心思想还在于这三个因素严重制约混凝土强度的发展历程以及混凝土强度试件的养护质量。

标准养护制度把控制不同龄期条件上下的温度和湿度处于相对稳定的状态,从而所检测到的混凝土试件抗压强度与温度和湿度的变动无关,这种制度下养护的试件强度与配合比设计有关,可用于配合比设计过程,也可以用于搅拌站的生产管理,可以经过统计分析可以判定搅拌站的生产管理水平。而同条件养护制度则要求控制试件的养护条件与结构本体混凝土的养护条件一致,用以判定在各个龄期的实际强度,从而决定是否可以开始下一个工序的操作。如果不能控制同条件养护条件与本体混凝土的条件一致,则无法指导下一步的施工。实际操作中,往往将试件放置在结构本体之外相对较远的地方,并没有尽量靠近本体,这样试件的养护条件可能会变成自然环境的条件,这时的养护不是同条件养护而是同气候条件养护了。

除了这三个关键因素之外,试件制作后是否立即养护、养护开始时机、拆模时间、拆模方式、试件养护过程中、运输、转运环节对试件的保护,都应该保证混凝土试件尽量与规定的养护制度要求一致,并且不受到意外的损伤,这些因素都应该归结到养护制度应该控制的因素中。其根本原因在于我们要依据试件的检测强度来判定本体混凝土强度,试件养护制度的不恰当,会导致我们误判。误判后,会导致我们在配合比设计、搅拌站生产管理和下一步施工工序的开展等等多个方面做出错误的决策。所以,小小的混凝土试件的养护制度,其后有深刻的技术原理,也担负了为重大决策提供依据的重任,我们不得不认真对待。

 

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    • 后起之秀 后起之秀

      “小小的混凝土试件的养护制度,其后有深刻的技术原理,也担负了为重大决策提供依据的重任,我们不得不认真对待。”试件尺寸小,它提供的数据判断价值却很大,掌握正确的思路是关键。“按标准规定的试件制作后在室内静置24小时拆模,会比制作后立即放到标准养护室内标准养护后24小时拆模,最终28天龄期时,前者的强度会比后者低5MPa左右,而56天龄期时,前者会低5~10MPa。”从混凝土性能书里看到早期适宜养护的温湿度条件对混凝土后期的强度发展起着至关重要的作用,在本文中很好的得到了提现。看完本文,觉得各个环节都要注意细节,做好一个试件是多么不简单的事。为本文点赞!

        • chenmich chenmich

          谢谢🙏!