秦國新，徐中華，何輝

（1.江蘇省建筑鋼結(jié)構(gòu)混凝土協(xié)會，江蘇 南京 210008；2.南京建高新材料科技有限公司，江蘇 南京 211300）

0 引言

充分而有效的養(yǎng)護(hù)是保障混凝土墻材能夠獲得優(yōu)良的物理、力學(xué)性能和長期性能的重要途徑，尤其當(dāng)混凝土暴露在嚴(yán)酷環(huán)境下，其表面受到磨蝕、腐蝕或凍融循環(huán)作用時，更應(yīng)加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)。同樣，為達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度，也需要對混凝土進(jìn)行充分養(yǎng)護(hù)。即使是質(zhì)量優(yōu)良的混凝土，在澆注后也必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)以保證混凝土在服務(wù)期內(nèi)發(fā)揮最大效能。

當(dāng)代混凝土的養(yǎng)護(hù)比以前任何時候都顯得重要。包括漿體含水量在內(nèi)的充足的濕度條件可以通過多種養(yǎng)護(hù)方法來實現(xiàn)，或者通過幾種方法的組合來實現(xiàn)。外部供水養(yǎng)護(hù)使混凝土表面保持濕潤，在條件允許時，可使用養(yǎng)護(hù)劑。同時，保證適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)溫度也尤為重要，但由于高溫會影響混凝土的長期性能，養(yǎng)護(hù)溫度不宜高于80℃。混凝土養(yǎng)護(hù)另一個重要方面是保持混凝土內(nèi)溫度分布合理。ACI建議：在常溫下的養(yǎng)護(hù)溫度應(yīng)比在使用壽命中裸露在空氣中的平均溫度低；養(yǎng)護(hù)后24 h內(nèi)大體積混凝土的溫度下降應(yīng)不超過16.7℃，薄壁構(gòu)件的溫度降幅應(yīng)不超過27.8℃，從而可減小因溫度梯度導(dǎo)致的開裂風(fēng)險。對應(yīng)大摻量粉煤灰混凝土，必須防止養(yǎng)護(hù)初期的混凝土損傷破壞，如果在混凝土初期微觀結(jié)構(gòu)發(fā)展的臨界階段受到外力破壞，可導(dǎo)致混凝土無法獲得所需的物理、力學(xué)性能和耐久性。

大摻量粉煤灰混凝土中，粉煤灰含量大于水泥用量，而粉煤灰的水化進(jìn)程緩慢，低鈣硅比類托勃莫來石C-S-H為主要的膠凝性物質(zhì)。現(xiàn)有大摻量粉煤灰墻材多采用人工熱養(yǎng)護(hù)加速粉煤灰水化，但熱養(yǎng)護(hù)工藝參數(shù)的選擇缺乏理論指導(dǎo)。本文以成熟度理論和水泥化學(xué)為指導(dǎo)，對大摻量粉煤灰混凝土墻材熱養(yǎng)護(hù)工藝進(jìn)行理論分析，以指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。

1 HVFA混凝土墻材熱養(yǎng)護(hù)參數(shù)分析

根據(jù)Rastrup對當(dāng)量齡期（te）的定義，當(dāng)量齡期是混凝土在實際養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)與在恒定的參考溫度θr下養(yǎng)護(hù)具有相同成熟度的時間，可用式（1）表示。

式中：γ（θ）為溫度函數(shù)。由于混凝土的硬化與養(yǎng)護(hù)溫度之間并不呈線性關(guān)系，因此常采用式（2）計算γ（θ）（θr等于 20 ℃）。

根據(jù)ASTM C 1074-98，對應(yīng)采用I型水泥，且不摻外加劑的混凝土，水泥水化時的表觀活化能E等于41.5 kJ/mol，通用氣體常數(shù)R為8.314 kJ/mol。

已有研究表明，水泥品種及膠凝材料組成、養(yǎng)護(hù)溫度、外加劑和水灰（膠）比是影響混凝土強(qiáng)度發(fā)展的主要因素。為簡明地表述混凝土在不同溫度條件下養(yǎng)護(hù)到當(dāng)量齡期時的強(qiáng)度發(fā)展，并考慮水灰（膠）比的影響，可采用式（3）計算在養(yǎng)護(hù)溫度Ta下養(yǎng)護(hù)的當(dāng)量齡期與參考溫度Ts的關(guān)系。

式中：T0=-10 ℃，n=1/[1-（w/c）2]。

如果以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)3 d作為當(dāng)量齡期，因3 d時粉煤灰水化程度低，水膠比為0.42、粉煤灰用量為膠凝材料質(zhì)量的50%時，水灰比為0.84，則n=3.4，考慮混凝土墻材在20℃靜停5 h，則混凝土墻材在40℃、50℃和60℃下熱養(yǎng)護(hù)時間分別為11.8 h、6.3 h和 3.8 h。

如果以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d作為當(dāng)量齡期，則由計算可知，混凝土墻材在40℃、50℃和60℃下熱養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)分別為28.7 h、15.4 h和9.1 h。

2 HVFA膠凝材料水化模擬計算

仍以水膠比為0.42、水灰比0.84的混凝土為例進(jìn)行計算。利用HYMOSTRUC軟件進(jìn)行計算（取水泥比表面積為350 m2/kg，混凝土膠凝材料、粗、細(xì)骨料用量分別為 300 kg/m3、1 284 kg/m3和 690 kg/m3）。模擬計算結(jié)果如圖1，2所示，水泥、粉煤灰在3 d，7 d，28 d的水化程度及水泥石膠空比計算結(jié)果見表1。

圖1 HVFA混凝土水泥水化模擬計算結(jié)果

圖2 HVFA混凝土水泥石組成

表1 膠凝材料水化程度及水泥石膠空比計算結(jié)果

利用課題組建立的粉煤灰混凝土強(qiáng)度-膠空比關(guān)系模型，計算得到該混凝土墻材3 d和7 d抗壓強(qiáng)度分別為28 d的38.4%和57.8%。因此，從保障混凝土墻材性能考慮，應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d作為當(dāng)量齡期，為實現(xiàn)養(yǎng)護(hù)室1 d 2周轉(zhuǎn)，建議按照60℃養(yǎng)護(hù)9～10 h作為大摻量粉煤灰混凝土墻材熱養(yǎng)護(hù)工藝控制參數(shù)。

3 HVFA混凝土熱養(yǎng)護(hù)濕度控制

溫度和濕度是影響熱養(yǎng)護(hù)混凝土制品性能的主要因素。理論研究和生產(chǎn)實踐均證明，在升溫過程中養(yǎng)護(hù)室內(nèi)不增濕、少增濕，或者以水分蒸發(fā)過程為主的干熱養(yǎng)護(hù)，比濕熱養(yǎng)護(hù)效果明顯。由于低濕介質(zhì)對混凝土強(qiáng)度形成過程中的破壞作用小，通常采用干熱養(yǎng)護(hù)的混凝土制品表面質(zhì)量好。干熱養(yǎng)護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是成型后的混凝土墻材無需靜停即可進(jìn)入養(yǎng)護(hù)室并快速升溫養(yǎng)護(hù)，具有升溫階段對混凝土微觀結(jié)構(gòu)破壞作用較小、熱養(yǎng)護(hù)周期較短等優(yōu)點(diǎn)?；炷林破窛駸狃B(yǎng)護(hù)周期一般為10～18 h，而干熱養(yǎng)護(hù)的周期可縮短至6～8 h。但是，如果混凝土熱養(yǎng)護(hù)全過程均處于低濕狀態(tài)，就會導(dǎo)致混凝土失水過多、水泥和粉煤灰水化不充分、后期強(qiáng)度損失大等現(xiàn)象。因此干熱養(yǎng)護(hù)后，應(yīng)采用澆水、噴霧等降溫手段，以減少強(qiáng)度損失。

干熱養(yǎng)護(hù)方式和養(yǎng)護(hù)溫度對水泥石不可蒸發(fā)水含量的影響尤為顯著。由圖3，4所示大摻量粉煤灰混凝土試驗結(jié)果可知，干熱養(yǎng)護(hù)8 h后，再進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)或澆水自然養(yǎng)護(hù)，則干熱養(yǎng)護(hù)溫度60℃，澆水自然養(yǎng)護(hù)7 d后的水泥水化程度達(dá)到60.9%，抗壓強(qiáng)度達(dá)到28 d時的65%。

圖3 干熱養(yǎng)護(hù)溫度對wn的影響（8 h）

圖4 干熱養(yǎng)護(hù)時間對混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

綜上所述，大摻量粉煤灰混凝土墻材熱養(yǎng)護(hù)過程中應(yīng)盡量采用干熱養(yǎng)護(hù)與澆水自然養(yǎng)護(hù)相結(jié)合的養(yǎng)護(hù)工藝，確保混凝土墻材性能滿足工程使用要求。

4 結(jié)論

基于理論分析和討論，得出如下結(jié)論：

（1）以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d為當(dāng)量齡期控制大摻量粉煤灰混凝土墻材熱養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度，適宜的熱養(yǎng)護(hù)工藝制度為：溫度60℃，養(yǎng)護(hù)時間為9～10 h。

（2）干熱養(yǎng)護(hù)促進(jìn)了粉煤灰的火山灰反應(yīng)進(jìn)程，在60℃、相對濕度40%條件下干熱養(yǎng)護(hù)8 h，并繼續(xù)澆水7 d，大摻量粉煤灰混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到28 d的65%。