早期養護對現代混凝土的重要意義

張波，張曉光，孫啟斌

（1.淄博莊園混凝土有限公司，山東 淄博 255000；2.淄博奧科建筑工程檢測有限公司,山東 淄博 255000；3.淄博市建筑工程質量監督站,山東 淄博 255000）

0 前言

混凝土性能的變化與周圍環境有著很大的關系，好的環境可以促進混凝土性能的發展，使其更好地服務于結構。惡劣的環境也可以使混凝土性能劣化，影響整個工程的質量。隨著商品混凝土的蓬勃發展，現代混凝土已不是過去砂子、石子、水泥的簡單組合，在混凝土生產中大多摻加了礦粉、粉煤灰及具有各種功能的外加劑，這些材料的加入都必須為其創造一個適宜的環境，才能使各種材料組合發揮出最佳性能。

因此，混凝土澆筑完畢后，需要在一定時期內保持適當的溫度和足夠的濕度，以滿足混凝土的良好硬化條件。為滿足這種硬化條件所采取的措施，稱為混凝土的養護。溫度、濕度及養護延續的時間是混凝土養護的三大要素。混凝土性能早期變化較快，后期逐步平穩，這是混凝土性能依時間變化的一個基本規律。因此，早期養護對保證混凝土性能的實現有著特別重要的作用。

然而，長期以來，養護的重要性并沒有引起施工及監理人員的足夠重視。由于受技術水平、質量意識及盲目趕超進度等因素的影響，混凝土得不到科學、充分的養護，結果造成混凝土結構出現裂縫、強度低、耐久性差等質量問題，使混凝土不能發揮其應有的性能。

本文從五個方面就早期養護對現代混凝土的重要性進行分析。

表1 混凝土力學性能

1 對混凝土抗壓強度的影響

為了分析養護條件對混凝土強度的影響，我們分別選用C20、C25、C30、C40四種強度等級混凝土（均摻加了25%礦粉、15%粉煤灰）制作了150mm×150mm×150mm的試塊，在四種不同養護條件下檢測其28d抗壓強度，結果如表1。

通過以上試驗結果可見，混凝土試塊成型后如不采取任何養護措施，其28d抗壓強度可損失25%以上，且對低強度等級混凝土影響更大。這主要因為混凝土中摻加了較多的礦粉、粉煤灰，混凝土強度增長緩慢，而低強度等級混凝土早期強度更低，混凝土密實度不夠，這時混凝土如得不到保濕養護，內部水分更易散失，影響其水化反應，從而使強度大大降低。

通過以上試驗結果還可看出，如能保證7d標準養護，則混凝土28d抗壓強度基本能達到標準養護的90%左右，且越早期的養護對混凝土影響越大。

以上是采用試塊試驗得出的結果，在不能充分養護的情況下，對混凝土試塊的影響比對混凝土結構物的影響要大。工程結構物實體體量一般都大，內部混凝土強度下降要小于試塊的，但對表層混凝土及對一些薄壁結構物強度影響仍較大。

2 對混凝土抗裂性能的影響

在自然環境下，混凝土將產生一些體積變形，當內外混凝土體積變形不一致時，混凝土有可能產生開裂。混凝土的開裂與否取決于內外變形差異的大小與混凝土的抗裂能力。如果前者大于后者，混凝土將出現開裂，如果后者大于前者，混凝土則不開裂。要提高混凝土的這種早期抵抗能力，對混凝土進行較好的早期養護是十分重要的。大多數的混凝土開裂都發生在塑性收縮階段，水泥水化引起混凝土體積收縮，由于失水后得不到及時保濕養護而使混凝土產生開裂。

最典型的就是在干燥、高溫季節現澆混凝土樓板的開裂問題，每年的春季由于干燥、風大，是現澆樓板裂縫的多發季節。裂縫的形式主要有兩種，一種是表面不規則的淺表性裂縫，這種裂縫是在混凝土初凝后，水化速度加快，混凝土得不到及時的保濕養護，由于失水而產生收縮裂縫，這與混凝土的砂率、水灰比、坍落度等關系不大。另一種裂縫則是貫穿至板底的深度裂縫，且多沿布筋方向。這種裂縫的產生多是由于混凝土初凝前未實施保濕措施，混凝土初凝后開始出現裂縫，施工人員就對出現的裂縫實施拍打、抹壓，這時混凝土未終凝，正是強度發展最快、最脆弱的時期，由于施工人員的踩踏，混凝土受到內部鋼筋的剪切作用而出現順筋裂縫。形成貫穿性裂縫的另一種原因就是為了搶進度，過早往板面上堆放架管、鋼筋、磚等物體，同樣是在混凝土強度發展最脆弱的時期，在荷載作用下使混凝土受到內部鋼筋的剪切作用而出現順筋裂縫。過早的荷載造成混凝土結構受損，再長的養護期也不能彌補早期的結構損傷。這種順筋貫穿性裂縫不僅造成板面滲水，而且可導致內部鋼筋的銹蝕，最終將對混凝土耐久性造成嚴重影響。

這兩種裂縫解決的最好辦法，就是保證混凝土振搗、抹面完成后，確保初凝前在混凝土板面上覆蓋一層塑料薄膜保濕養護，最好是邊抹面邊覆蓋（圖1），在混凝土強度未達到1.2MPa前（春秋季一般30h，夏季一般20h，冬季一般48h以上），確保混凝土板面不上人及堆放物體，使混凝土能有足夠時間產生抵抗混凝土變形的早期強度。近幾年由于我們積極與客戶交流、溝通及監理、施工人員認識的提高，現澆混凝土樓板施工采取以上早期保濕養護措施后已基本解決了裂縫問題。

另外還有兩種容易產生結構裂縫的情況與混凝土早期養護不當具有直接關系。一種是大體積混凝土澆筑時隨著厚度的增加，水泥水化速度加快，內外溫差加大，混凝土初凝時間提前，這時應確保在混凝土初凝前即覆蓋一層塑料薄膜保濕及覆蓋棉毯保溫 （保溫的目的是為了使混凝土內部溫度平穩散發）養護，保證混凝土不因失水過快及內外溫差過大而產生裂縫。另一種容易產生裂縫的部位是較長的連續墻體，施工單位為了減少模板運轉周期，混凝土澆筑后不到30小時模板就拆除了，混凝土表面得不到及時、充分的濕養護，混凝土早期收縮過大而產生開裂。混凝土墻體不宜過早拆模，早期有模板附著在混凝土表面可起到保濕作用。根據氣溫情況一般混凝土澆筑2～3天后拆模，拆模后立即涂刷養護劑或掛棉氈澆水養護（冬季不可澆水）。

以上所述新澆筑混凝土的這些特點導致了混凝土容易變形、產生內應力，而引起開裂。混凝土澆筑后，要防止混凝土表面受環境因素影響（如風吹、暴曬、氣溫驟降等）而引起激烈變化，及時養護就是為混凝土提供一個良好的環境，使混凝土能夠進行正常的水化反應，產生早期強度，以提高混凝土抵抗各種變形的能力，防止或減少因早期干燥收縮和溫度收縮而產生開裂。

圖1 隨抹壓隨覆蓋塑料薄膜澆筑混凝土樓板

3 對“雙摻”混凝土路面（地面）表層強度的影響

隨著商品混凝土的發展，現在大、中城市中混凝土路面（地面）工程，基本上由現場攪拌改用商品混凝土來澆筑。商品混凝土由于采用罐車運輸的特點，坍落度比現場攪拌生產的混凝土要大，且混凝土中一般摻加了礦粉、粉煤灰。這種情況下，要想避免由于混凝土路面（地面）面層強度降低而造成起砂、起粉現象，在商品混凝土滿足強度要求的前提下，更要重視混凝土的施工及養護過程控制。

針對此類問題，我們進行了大量的工程跟蹤檢查。通過分析我們認為主要從以下三個方面控制，可很好地解決混凝土路面（地面）起砂、起粉現象。

（1）嚴格控制混凝土坍落度在80±20mm范圍。

（2）混凝土板做面。第一步先找平抹平，待混凝土表面無泌水時（最好采用真空吸水工藝），先用帶有浮動圓盤的重型抹面機粗抹一遍，將混凝土表面浮漿抹進混凝土內，然后用帶有振動圓盤的輕型抹面機或人工細抹一遍，最后人工壓光抹平。采用抹面機抹平及人工抹面壓光過程中嚴禁在混凝土板面上灑水。

（3）混凝土板面養護。混凝土地面面層一般采用壓光成型，混凝土路面面層一般采用拉毛、壓痕或刻痕成型。混凝土地面壓光成型、混凝土路面拉毛或壓痕后應隨即覆蓋一層塑料薄膜，塑料薄膜覆蓋養護3天內應禁止人員行走，使混凝土面層得到最早期的保濕養護，后期應澆水養護至14天(圖2)。這對提高混凝土面層強度可起到至關重要的作用。路面（地面）澆筑施工早期不宜采用澆水養護，由于商品混凝土大都摻加了礦粉、粉煤灰，混凝土早期強度增長緩慢，如采用澆水養護，過早由于混凝土表面強度低，面層易被水浸泡剝落，而等到面層具有一定強度再澆水養護，這時由于早期失養，混凝土表面強度將會大大降低，這在干燥、高溫季節將更為嚴重。在冬季施工，如混凝土板面不能保證早期保溫養護，使混凝土板面受凍，都可造成混凝土板面起砂、起粉現象。

圖2 隨抹面、壓光隨覆蓋塑料薄膜澆注混凝土地面

從以上分析的三個方面控制措施看，前兩方面措施與養護無關，且是很關鍵的，但混凝土板面的早期養護對避免混凝土路面（地面）起砂、起粉現象也是至關重要的，必須認真做好的。

4 對混凝土碳化的影響

通常情況下，混凝土空隙中充滿了由于水泥水化反應產生的Ca(OH)2飽和溶液，其堿度很高，pH值在11以上。這種堿性介質對鋼筋有良好的保護作用，使鋼筋表面沉積一層致密的、難溶的Fe2O3、Fe3O4和Fe(OH)2薄膜,稱為鈍化膜，它可保護鋼筋不被腐蝕。而當空氣中的CO2與混凝土中的Ca(OH)2反應，生成中性的CaCO3后,混凝土即碳化。碳化后的混凝土pH值降低，對鋼筋的保護作用減弱。

影響混凝土碳化速度的因素很多，但主要還是混凝土的密實度，即抗滲性能，它影響CO2在混凝土內的擴散速度。混凝土越密實，外界氣體只能作用于混凝土表面而向內部滲透比較困難，混凝土碳化速度就會非常緩慢。

隨著混凝土技術的進步，大量礦粉、粉煤灰摻加到混凝土中，不僅使大量工業廢料得到利用，同時改善了混凝土的許多性能。但隨著大量摻合料的摻入，混凝土的堿度下降，如再不能保證早期養護，混凝土表層強度、密實度下降，將使混凝土碳化速度加快。

在大量的工程實體回彈檢測中發現，同期采用相同混凝土澆筑的柱與墻體部位，柱拆模后及時纏裹一層塑料薄膜保濕養護，其60d碳化深度一般在1.5mm以內；而墻體部位拆模后不采取任何養護措施，或養護不及時、時間過少，其60d碳化深度大都會超過3.0mm，且越低強度等級混凝土碳化越嚴重，碳化深度可高達5.0mm以上，其實質還是混凝土表層強度、密實度低所引起的。混凝土碳化過快，碳化深度過大不僅嚴重影響混凝土對鋼筋的保護作用，也使采用回彈法檢測混凝土強度的準確性大大降低。

采取及時養護的混凝土表層強度高，而不養護的結構部位，表層強度低，用磨石可很輕松地將混凝土打磨掉，混凝土表面粉化現象嚴重。這些部位混凝土碳化速度都快，這與混凝土早期養護不足具有直接的關系。

5 對夏、冬期澆筑混凝土性能的影響

（1）夏季氣溫高，混凝土早期強度增長快，同時混凝土中的水分蒸發速度也快，大量水分的蒸發將會影響膠凝材料的水化，從而影響混凝土最終強度及各種性能的發展。大量水分很快失去，不僅產生較大的干縮變形，且在混凝土強度不高的情況下發生，極易造成混凝土的開裂。因此夏季混凝土澆筑施工尤其要注意早期保濕養護，切不可使混凝土暴曬失水，這將對混凝土的強度及各項性能造成無法挽回的損失。根據不同部位混凝土澆筑后應及時采取覆蓋塑料薄膜、噴刷養生液或覆蓋棉毯、草簾反復灑水保濕養護。

（2）冬期混凝土澆筑施工，保濕已不是主要問題，關鍵是混凝土澆筑完畢后早期的保溫養護。據有關資料介紹，混凝土成型后立即受凍，其強度損失率高達30%～70%，水灰比越大，強度損失率越高。受凍前標準養護時間越長，強度損失越小。因此，我國《建筑工程冬期施工規程》對冬期澆筑的混凝土受凍前應具有的最低強度——臨界強度作了規定。

普通混凝土采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制時，臨界強度應為設計標準值的30%；采用礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土，應為設計標準值的40%。摻用防凍劑的混凝土，當室外最低氣溫不低于-15℃時不得小于4MPa，當室外最低氣溫不低于-30℃時不得小于5MPa。

因此，嚴冬季節混凝土澆筑后應及時采取可靠有效的保溫措施，使混凝土受凍前得到很好的預養，盡快達到臨界強度，才可使混凝土免受凍害。

現場施工人員有一種不正確的認識，就是冬期混凝土生產已摻加防凍劑，不必再覆蓋保溫或不必及時覆蓋，這是極其錯誤的。如上所述，《冬施規程》規定，即使已摻加防凍劑的混凝土，也要采取預養措施，覆蓋保溫，使混凝土達到臨界強度后才可免受凍害。況且受混凝土價格及成本因素的影響，有的混凝土生產企業防凍劑往往達不到有效摻量或者采用劣質防凍劑。混凝土遭受凍害后，內部將產生微裂紋，集料界面出現松動，混凝土與鋼筋的粘結力、抗滲性、抗凍性等耐久性指標均下降。

一般來說，日最低氣溫-5℃以上，混凝土中摻加早強劑后，采取一般的覆蓋保溫措施后，混凝土遭受凍害的可能性較小。但當日最低氣溫在-5℃以下時，除混凝土生產嚴格足量摻加防凍劑、采用熱水攪拌外，混凝土澆筑后必須及時采取有效的保溫防護措施，才可避免混凝土遭受凍害。如現澆板、路面（地面）等混凝土裸露部位應在澆筑振搗、抹壓后立即覆蓋一層塑料薄膜及多層棉氈，柱、墻部位在混凝土澆筑前，將棉氈等保溫材料纏裹在模板外面等，這些措施都是非常必要和有效的。

6 結論

隨著現代商品混凝土及綠色高性能混凝土的發展，混凝土中材料越來越多樣化，混凝土配制、生產技術越來越復雜，同時對混凝土的早期養護提出了更高的要求。

通過以上五個方面早期養護對混凝土各項性能的影響分析，使我們認識到許多質量缺陷甚至質量事故是由于混凝土澆筑后沒有得到及時、有效的早期養護造成的。配制、生產的混凝土自身質量固然重要，但僅有澆筑成型良好的混凝土，而不能給予混凝土科學、有效的養護，特別是早期養護，則混凝土也不能發揮它應有的性能。

[1]張承志．商品混凝土[M]．北京：化學工業出版社，2006．

[2]姚燕，王玲，田培．高性能混凝土[M]．北京：化學工業出版社，2006．

[3]JGJ104-97建筑工程冬期施工規程[S].