不同養(yǎng)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(zhì)量監(jiān)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(shù)量已經(jīng)遠遠滿足不了需求。通過學者的調(diào)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(shù)量上也表現(xiàn)了自身的優(yōu)越性［1-3］。養(yǎng)護方式和養(yǎng)護條件的不同，混凝土硬化后的各種性能也就不同［4-5］。內(nèi)養(yǎng)護以超吸水樹脂和輕集料等為代表，外養(yǎng)護以自然養(yǎng)護、養(yǎng)護膜養(yǎng)護、養(yǎng)護劑養(yǎng)護等為代表。周昕等［6］通過模擬不同施工現(xiàn)場的環(huán)境，設(shè)計了覆蓋薄膜養(yǎng)護、澆水養(yǎng)護、低溫養(yǎng)護三種不同的養(yǎng)護方式，以考察不同養(yǎng)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(yǎng)護、自然養(yǎng)護、覆蓋塑料薄膜、噴涂表面養(yǎng)護劑四種養(yǎng)護方式進行研究，得出了標準養(yǎng)護的養(yǎng)護效果是最佳的結(jié)論。李強等［8］對養(yǎng)護劑、橡塑板和土工布三種材料養(yǎng)護下混凝土的強度、抗裂性以及細觀結(jié)構(gòu)進行了分析，并與自然養(yǎng)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(xù)級配碎石。采用減水率為29%的非引氣型聚羧酸減水劑。蠟質(zhì)養(yǎng)護劑。養(yǎng)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(gòu)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(gòu)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(jié)果見表4，均滿足《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)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(yǎng)護方式的養(yǎng)護過程對比

混凝土構(gòu)件的幾種保濕養(yǎng)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(yǎng)護膜經(jīng)第一次飽水后，在剩余養(yǎng)護時間里無需再進行補水；棉絮養(yǎng)護、土工布養(yǎng)護則需要每天進行灑水補充保濕。三種養(yǎng)護措施的補水方式：養(yǎng)護膜在初次包裹混凝土構(gòu)件和試件前，用2 kg 水進行充分保水潤濕，以后養(yǎng)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(gòu)件和試件前，分別用4 kg 水進行保水潤濕，在以后養(yǎng)護期間每天定時灑水2 kg 進行補水，持續(xù)養(yǎng)護時間為14 d。

4 試驗結(jié)果與分析

4.1 抗壓強度的影響

不同養(yǎng)護方式混凝土試件抗壓強度見表5。

表5 養(yǎng)護方式對混凝土抗壓強度的影響

在測試齡期內(nèi)，采用養(yǎng)護膜、塑料薄膜和棉絮養(yǎng)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(yǎng)護的混凝土強度略高于自然養(yǎng)護下混凝土的強度。五種養(yǎng)護方式下混凝土試件各齡期強度均高于標準養(yǎng)護條件下混凝土的強度；而在表5 的七種養(yǎng)護方式中，以涂蠟質(zhì)養(yǎng)護劑養(yǎng)護的混凝土強度最低，其各齡期抗壓強度較其他養(yǎng)護方式低30%左右。

養(yǎng)護膜和棉絮養(yǎng)護能夠為混凝土內(nèi)部水泥水化提供充足有效的水分，保證其強度快速發(fā)展，說明其保水養(yǎng)護能力強。塑料薄膜養(yǎng)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(gòu)件養(yǎng)護14 d 時，塑料薄膜內(nèi)表面仍積聚有大量水滴，即能保證混凝土構(gòu)件表面有一定濕度。土工布養(yǎng)護混凝土的強度發(fā)展跟自然養(yǎng)護條件相當，主要是由于土工布的水分保持性差。在炎熱環(huán)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(tài)。

4.2 抗壓強度的發(fā)展

不同養(yǎng)護條件下混凝土試件抗壓強度發(fā)展見圖1。

圖1 不同養(yǎng)護條件下混凝土抗壓強度發(fā)展

標準養(yǎng)護混凝土試件的強度發(fā)展比采用養(yǎng)護膜、棉絮、土工布、塑料薄膜和自然養(yǎng)護等方式混凝土的強度低，其原因是內(nèi)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(chǎn)物間的黏結(jié)力，而降低混凝土的抗壓強度。采用涂刷蠟質(zhì)養(yǎng)護劑養(yǎng)護的混凝土試件強度在七種養(yǎng)護方式中最低，主要由于養(yǎng)護劑涂刷于混凝土表面，阻斷了混凝土試件內(nèi)部與外部環(huán)境濕度的交換，由于無外界水分的補充，混凝土內(nèi)部水化反應(yīng)不充分，因而造成其強度發(fā)展很低。而其余六種養(yǎng)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(huán)境，因而強度發(fā)展相對較高。

5 結(jié)語

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