特別策劃：混凝土后期強度發展緩慢的原因分析及解決方法

王海濤（天津市飛龍砼外加劑有限公司，主任工程師）

耿加會（舞陽縣惠達公路工程有限公司，工程師）

鄧磊（貴州科之杰新材料有限公司，工程師）

隨著現代工程技術的發展，對混凝土的工作性能、力學性能、耐久性能等方面也提出了更高要求，在城市地鐵、跨海大橋、水電項目等國家重點項目中混凝土原材料的選用與混凝土配合比設計參數中能嚴加控制，但在商品混凝土中因市場惡性競爭，基于成本壓力造成原材料種類復雜多變，出現的問題也較多。

造成混凝土后期強度發展緩慢原因從混凝土原材料及施工養護兩方面影響較為明顯，粉料中水泥的自身強度發展變化影響最為明顯，硅酸鹽水泥由原材料燒制的熟料與石膏（硫酸鈣）磨細而成，熟料中的主要成分有硅酸三鈣（C3S）、硅酸二鈣（C2S）、鋁酸三鈣（C3A）、鐵鋁酸四鈣（C4AF），硅酸三鈣是水泥早期強度的主要來源，水化速度較快、水化發熱量較大；硅酸二鈣是水泥后期強度的主要來源，水化速度很慢、水化發熱量最小。鋁酸三鈣的水化最快，水化放熱量最大、水化物強度最低、干縮最大。在我國目前的生產工藝下，提高水泥早期強度的主要措施，實際上是增加水泥中 C3S、C3A 含量，并提高水泥的比表面積，導致水化速率過快，混凝土收縮大抗裂性下降，混凝土微觀結構不良，抗腐蝕差；其次大摻量粉煤灰、礦粉，特別是摻入活性礦粉水化更慢，若能按規范進行養護其 56天，90 天后期強度仍會緩慢增長，但實際上很多工地前期養護做得遠遠不夠，造成礦物摻合料水化不充分，影響后期強度發展。混凝土大宗材料中砂石含泥、含粉量過高，部分還存在嚴重風化現象，級配不合理，造成混凝土工作性能差，不僅影響現場施工，也會造成后期強度發展緩慢

解決辦法：

（1）針對水泥早期水化過快造成 7 天強度偏高、28 天強度增長緩慢甚至不增長現象，根據攪拌站材料及適時環境溫度在保證混凝土凝結時間不影響正常施工的前提下，適當提高外加劑里的保坍和緩凝成份，抑制水泥早期水化速率，使混凝土 3 天、7 天、14 天強度恢復到合理的強度設計參數范圍，形成有規律的增長；單一做水泥膠砂試驗反映不明顯，建議按照實際配合比中礦摻比例的參數做膠砂強度試驗作為原料進廠控制的措施，做好膠凝材料之間的匹配性；及時掌握砂石大宗材料的變化，優化砂石級配。

（2）現場施工養護制度須有效執行。混凝土是水硬性材料，混凝土養護是保證混凝土施工質量的一項重要工序。在混凝土強度增長期，為避免表面蒸發和其他原因造成的水分損失，使混凝土水化作用得到充分的進行，保證混凝土后期的強度正常發展及耐久性等技術指標。

混凝土強度是工程質量控制和工程驗收的一項重要內容，也必然成為混凝土企業技術人員、施工單位等關注的重點。在混凝土生產和工程實踐中經常會遇到混凝土早期強度（7d 強度）偏高，28d 以后強度增長緩慢，即“前期畸形，后期不良”的現象。混凝土早期強度過快地增長，一方面影響后期強度的增長，另一方面早期強度過快增長往往伴隨著較高的水化速率，水化熱高，給混凝土裂縫控制帶來困難，不利于混凝土的耐久性能。

1 造成混凝土早強的因素

混凝土早期強度偏高，是多種因素造成的：

（1）近年來，由于施工速度的加快，施工單位希望混凝土具有較高的早期強度，混凝土早期強度的快速增長可以滿足快速施工的需要。此外，混凝土早期強度快速增長，可以滿足施工單位早期盡快拆模的需要，這樣可以加快模板的周轉，提高模板應用效率。因此，施工單位希望混凝土早期強度高。

（2）混凝土強度是工程驗收的重要指標，強度的檢測相對其他技術指標要簡單、快捷。混凝土企業技術人員往往從心理上比較重視混凝土強度，有時會擔心混凝土強度不足，不能滿足工程驗收要求。混凝土技術人員對混凝土強度的過分重視，往往形成“混凝土強度第一、強度唯一”的思想。在混凝土強度唯一的思想支配下，設計配合比時擔心混凝土強度不夠，使得混凝土早期強度偏高，7d 達到設計的 90%，甚至超過 100%，否則心里不踏實。

（3）水泥技術的發展為混凝土早期強度偏高起到了推波助瀾的作用。首先，水泥中的 C3A、C3S 含量增加，提高了早期水泥強度，后期強度增長緩慢。其次，水泥粉磨工藝的發展，使得水泥熟料越磨越細，水泥中粒徑在 1μm 以下的細顆粒加速了水泥的水化速率，提高早期強度，幾乎對后期強度沒有任何貢獻，倒是對早期的水化熱、混凝土的自收縮和干燥收縮有貢獻。再次，水泥生產企業在環保壓力下，廢氣禁止外排，造成窯內高溫區氣相的堿無法在窯外冷凝到粉塵表面排除到窯外，所有原、燃材料帶入窯內的堿幾乎全部留在熟料中，水泥堿含量提高。最后，水泥粉磨過程中，添加的某些助磨劑具有早強作用，加速水泥水化，提高早期強度，不利于后期強度的發展，如醇氨胺類助磨劑。

2 影響混凝土后期強度增長的因素

混凝土后期強度的持續增長受多種因素制約，其中既有原材料質量、配合比設計的因素，也包含后期施工養護的因素。

（1）水泥強度的增長趨勢對混凝土強度增長具有直接影響，一般來說，水泥早期強度高、后期發展緩慢，混凝土強度也會表現出類似的強度發展趨勢。

（2）粉煤灰品種和摻量對混凝土后期強度的增長具有重要影響，一般來說粉煤灰品種和質量對混凝土強度增長的影響大于摻量的影響。目前，市場上粉煤灰供不應求，問題粉煤灰層次不窮，如氨味粉煤灰、脫硫灰、噴油灰、非玻璃體灰以及添加石灰石粉等物質的假粉煤灰，這些粉煤灰往往常規指標檢測合格，但會對混凝土強度，尤其是長期性能產生不利影響。

（3）骨料含泥量

骨料含泥量直接影響混凝土中水泥漿體與骨料的粘接力，含泥量越高，混凝土強度降低越明顯。砂的含泥量在 3% 以內，對混凝土強度影響不明顯；含泥量3%～5% 時，通過合理的養護依然可以滿足設計要求，但砂含泥量超過 5% 以后，混凝土各齡期強度均出現不同程度的降低，而且還造成混凝土后期強度增長緩慢。即使在使用含泥量偏大的砂石骨料時適當增加水泥用量以獲得滿意的早期強度，但后期混凝土強度增長緩慢的缺點依然難以克服。

（4）混凝土后期養護是保障后期強度持續增長的重要因素。混凝土的 28d 抗壓強度與保濕養護時間有著密切的關系，混凝土早期保濕養護不足造成過早失水，造成部分水泥顆粒失去水化，不利于后期強度的持續增長。實踐發現，澆筑 1d 脫模的混凝土不再保濕養護，其 28d 回彈強度僅為標準養護試件抗壓強度的 80%，保濕養護僅 2d 或 3d 的混凝土，其 28d 回彈強度僅為標準養護試件 28d 抗壓強度的 85% 或 90%，由此可見，保濕養護對后期強度的增長很重要。

3 針對混凝土早期強度高、后期強度增長緩慢的一些建議

混凝土早期強度高后期強度增長緩慢不利于混凝土耐久性能的發揮，如裂縫控制難度增加。在混凝土工程實踐中要避免這種現象的出現，使混凝土強度良性發展，要加強原材料進場質量控制、配合比設計以及后期的施工養護等環節。具體做法有一下幾點：

（1）注意水泥選用。選擇水泥時，應盡量選擇早期強度適中（如 3d 強度 26～28MPa）、28d 強度高的水泥，選擇 3d 到 28d 強度增長較大的水泥。

（2）加強粉煤灰等礦物摻合料的質量控制。加強礦物摻合料活性指數檢測，選擇活性發展良好的礦物摻合料，避免使用早期活性合格、后期活性偏低的摻合料，保障混凝土強度良性發展。

（3）控制骨料含泥量。依據各自公司生產、試驗實踐數據設立砂石骨料含泥量極限值，超過極限值應拒絕使用。

（4）混凝土配合比設計時，充分調整水泥與礦物摻合料添加比例，使設計的配合比早期強度滿足施工要求，后期利于礦物摻合料二次水化作用持續增長。不同品種、不同質量的礦物摻合料與水泥搭配的最佳比例不同，甚至不同水膠比下，礦物摻合料最佳比例也不相同。因此，應以試驗結果為依據，切忌盲目使用礦物摻合料。

（5）督促施工單位加強保溫、保濕養護，嚴格執行養護制度，保障混凝土強度持續增長。

混凝土后期強度發展緩慢的原因有以下幾個方面：

（1）水泥組分中鋁酸鹽含量較高，鋁酸鹽是通常所用的堿性速凝劑的主要成分，其參與配制的混凝土后期強度常有倒縮現象，這可能是由于水化鋁酸鹽礦物轉晶引起。

（2）水泥安定性不好，水泥中游離氧化鈣遇水滯后反應，引起體積膨脹造成后期強度下降。

（3）混凝土中含有堿骨料，產生堿骨料反應，造成內部裂縫，致使混凝土后期強度下降。

（4）水泥過細、堿含量高、含有早強或采用無機助磨劑（如鈉鹽、鋁酸鹽、 銨鹽等）生產的水泥，配制的混凝土往往后期強度會有倒縮現象。

（5）混凝土中摻入了高堿早強劑、速凝劑，導致后期強度下降。

（6）蒸汽養護的混凝土構件后期強度偏低。混凝土養護溫度越低，水泥水化速度越慢，混凝土內部結構越密實，其后期強度發展越有后勁；反之，混凝土養護溫度越高，水泥水化速度越快，混凝土內部結構越疏松，其后期強度就越沒有后勁，尤其對混凝土的抗折強度影響較大。

（7）聚羧酸高效減水劑與萘系減水劑攪拌的混凝土混合使用時，其后強度會明顯下降。

（8）摻碳酸鉀防凍劑的混凝土，后期強度會下降。因為碳酸鉀與水泥中 C3A 反應，生成疏松結構的水化碳酸鋁鈣，又與水泥水化產物 Ca(OH)2反應，生成水化碳酸鈣，高溫下分解破壞水泥石結構，使混凝土強度倒縮。

解決措施：

（1）使用少量的粉煤灰

可在混凝土中適當采用少量粉煤灰等量替代水泥，不僅可以有效地提高混凝土的后期強度，還能有效降低混凝土成本。

（2）適量的微硅粉

適量的微硅粉可填補混凝土后期硬化過程中因為水化等因素產生的微小縫隙，從而提高后期強度。

（3）良好的養護環境

混凝土強度發展需要充足的水分，以使其膠凝材料充分水化。混凝土暴露在外面環境中，水分易蒸發，所以要重視混凝土的濕養護，創造良好的養護環境。

（4）適合的混凝土外加劑

使用適量的聚羧酸減水劑，聚羧酸減水劑 pH 為4.5～6.5，且聚羧酸減水劑不與脂肪族或萘系減水劑復配使用。

（5）無堿速凝劑

對于噴射混凝土，使用液體無堿速凝劑，按照標準GB/T 25159—2017《噴射混凝土用速凝劑》后期強度通常能保證 90% 以上，甚至能達到 100% 以上。