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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第4期

快速養護法在混凝土質量控制中的應用研究

孫志偉

［摘 要］通過混凝土的快速養護預測混凝土 28d 標準養護強度可以及時有效地反映混凝土質量，這對混凝土生產企業的混凝土配合比設計和質量控制有著重要作用。本文在沸水法、80℃熱水法、55℃溫水法的基礎上設計了一種新方法，同時建立以上 4 種方法快速養護混凝土強度與混凝土 28 天標準養護強度之間的線性與冪函數回歸關系，探索滿足混凝土 28 天標準養護強度快速預測要求的快捷方式和科學步驟。

［關鍵詞］快速養護；回歸方程；推定強度

1 研究背景與現狀

目前混凝土原材料的品種和質量變化較大，各種新技術新材料的成功應用，對混凝土28天強度的增長貢獻不同，規律性也與水泥混凝土不同。近兩年來，工業廠房、高強現澆結構的市場需求逐漸提高，工程施工周期比較短，進度安排特別緊，試配混凝土需要進行快速養護初步估計混凝土28天強度，研究加速養護方法在混凝土質量控制中的作用日益突出。如果能通過試驗在短時間內測試得到混凝土的快速養護強度，并與混凝土28天標準養護強度之間建立相關性良好的公式，就可以實現混凝土出廠與混凝土標準養護強度的同步推斷，有利于及時優化混凝土配合比和進行工業化生產。

在快速養護試驗研究上，譚建湘^[1]曾用沸水法進行混凝土快速養護強度預測，蔣德穩等^[2]用微波蒸壓法進行混凝土快速養護強度預測，曹日輝等^[3]用砂漿早期強度推斷混凝土標準養護強度，羅昕旻等^[4]對比了55℃溫水法和80℃熱水法快速養護與28天標準養護強度的關系。對混凝土生產企業來說操作性強、安全性高、用具簡單和科學合理在質量控制手段上尤為重要。簡化強度快速檢測方法，積累試驗數據，探索快速養護試件強度與28天標養強度的相關性及影響因素，完善企業早期推定混凝土強度試驗研究，可作為混凝土后期強度及時推斷的依據及參考。

2 試驗儀器情況

目前常用的加速養護箱型號為HJ84型，主要生產廠家有天津首科、無錫華南和北京科達京威，均可滿足使用需求。本試驗使用無錫華南實驗儀器公司出廠的快速養護箱，為保證混凝土試件浸入水中，在15min內使水溫到達規定快速養護溫度，設置功率6kW。

3 加速養護試驗方案

3.1 原材料情況

選用天津地區混凝土行業比較常見的原材料進行混凝土試驗試件的制作，具體參數如下：

（1）水泥：PO42.5水泥，主要物理性能見表1。

）粉煤灰：級，其主要物理性能見表

）粒化高爐礦渣粉：S95級，其主要物理性能見表

）砂：Ⅱ區中砂，細度模數2.72.8

（5）石：5～25mm連續級配碎石。

（6）減水劑：聚羧酸高性能減水劑。

3.2 加速養護試驗方法

依據《早期推定混凝土強度試驗方法標準》JGJ/T 15—2021的要求，針對標準中提到的試驗方法，包括養護水溫度、時間和拆模等，認真進行了分析，見表4。通過調研天津市混凝土行業混凝土生產企業內部質量控制體系，初步形成加速養護方法的思路，其中脫模養護的試件需要在成型室靜置24h±15min，成型后即刻進行加速養護試驗的試件必須封閉試模。

混凝土拌合物的取樣、靜置和成型過程按照現行《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB/T 50080—2016執行，與其他試驗試件留置過程保持一致，試驗員無需特殊培訓，即可上手操作實施。養護時間從加水時間開始算起。

結合沸水法、80℃熱水法和55℃熱水法三種試驗方法的條件，本研究采用的方法（以下簡稱新方法），具體操作步驟為：將混凝土試件在(20±5)℃室溫下成型、抹面后以塑料布覆蓋，在成型室靜置24h±15min后脫模，這個操作過程該對組試塊完全一致。脫模后標養試塊放入標養室，速養試塊放入加速養護箱進行試驗，養護箱熱水溫度80±2℃，養護24h±15min，取出試件在室溫(20±5)℃下靜置1h±10min使其冷卻。

新方法養護方式的設置有如下幾點考慮：

（1）規范要求封閉試模是防止熱水擾動未凝結混凝土表面，漏失水分。混凝土硬化封閉試模過程比較繁瑣，而且脫模劑一般為油脂類，不利于加速養護的過程，油脂類侵入養護水中，還有可能造成水溫控制不力的情況，因此采用脫模后將計劃體制放入養護水中養護的方法。

（2）試驗試件拆模后，立即進入(80±2)℃熱水中養護。選擇(80±2)℃熱水一是考慮節能減少能耗，保證加速養護的水溫，二是沸水對脫模后的混凝土試件可能會產生影響。該試驗方法并不適用于補償收縮和微膨脹混凝土。

（3）沸水法中使用溫度不低于98℃的Ca(OH)飽和水是為了促進混凝土的水化，而新方法混凝土試件靜置24h后再熱水養護24h，混凝土加速養護強度已相對充分，可以不必用Ca(OH)飽和水。

（4）考慮到與其他試驗方法制備混凝土試件的制作、拆模、加速養護后的試壓試驗時間幾個關鍵時間點基本都在同一時間，適應工作時間，易于操作。因此試驗試件在(80±2)℃熱水中養護時間仍然規定為24h± 15min。

依照新方法養護完成后，按《混凝土物理力學性能試驗方法標準》GB/T 50081—2019的規定進行抗壓強度試驗，測得其加速養護強度，數據見表5。新方法加速養護試驗時長總計為49h±15min，可在3天之內對試塊強度進行推斷，對混凝土早期質量風險防控有重要作用。

在試驗室內利用四種方法推測混凝土28天強度，分別建立回歸曲線和方程。以新方法為例，混凝土試件的28d強度回歸曲線見圖1，四種方法推測的方程列于表6。新方法環境誤差影響最小，是目前天津市混凝土行業內經過多年試驗經驗積累普遍采用的試驗方法。

3.3 結果分析

快速養護關系式的相關性和準確性是判斷該關系式能否用于強度預測的唯一依據，快速養護試驗中常用的數據處理方式為對快速養護強度和28d標準養護強度進行線性或冪函數的回歸擬合，線性回歸方程計算簡便，優先選用線性回歸。用擬合回歸線的相關系數 R 表征快速養護強度與標準養護強度間的相關性，用回歸曲線的剩余標準差S判斷快速養護強度對標準強度預測的準確性。

本研究統計快速養護試驗記錄共3946條，從2021年1月至2023年12月的2569對組數據中篩選出相同強度等級、對組數不小于30的數據，一般集中在C20～C50混凝土，其中C20混凝土112對組、C25混凝土239對組、C30混凝土1348對組、C35混凝土549對組、C40混凝土204對組、C45混凝土67對組、C50混凝土50對組。以上強度等級基本涵蓋了天津市混凝土行業結構主體設計使用的混凝土強度等級，將以上數據組成的加速養護強度和28天標養強度對比，進行分析研究。

通過對數據進行線性回歸，擬合方程為f_cu=a+b_cu

_cu是快速養護強度，得到各個等級線性擬合方程式，見表7。按回歸方法建立強度關系式時，其相關系數不小于0.90，關系式的剩余標準差不大于標準養護28d強度平均值的12%，均滿足《早期推定混凝土強度試驗方法標準》JGJ/T 15—2021的要求，可用于混凝土28d 標準養護強度的推定。

結論

關于混凝土強度關系式的建立與強度推定，標準JGJ/T 15—2021條文說明因水泥品種、粗細骨料品種、礦物摻合料的品種和摻量以及外加劑的品種等均影響混凝土強度的增長速度，所以應采用與工程相同的原材料建立強度關系式，當任何一種原材料發生變化時需重新擬合推斷曲線；并且當混凝土配合比不同時，其強度發展情況也有影響，不建議建立行業統一的混凝土強度關系式，而各企業應當根據自己的原材料和配合比情況建立自己的混凝土強度推斷體系。

本研究設計的快速養護試驗方法，相比標準中的三種混凝土加速養護法，操作簡便、時間適宜，養護環境影響因素最小；相比早齡期法（3d或7d)，該方法又能在更快的時間內對設計配合比進行一個力學性能的評估。該方法混凝土強度發展較充分，更能反映混凝土28d強度增長情況，因此相比而言，更接近于混凝土標養28d強度。

對于混凝土生產企業而言，針對目前推廣應用的裝配式廠房建筑工程施工，結合混凝土強度的早期推定與質量控制圖同時使用，可快速科學預測實體結構的質量，推進工程工期。

參考文獻

[1] 譚建湘．沸水法加速養護推定混凝土強度的應用[J].商品混凝土，2017(3):57-58．

[2] 蔣德穩，田安國，胡杰，等．應用微波蒸壓技術的混凝土強度快速測定方法[J]．混凝土，2015,9．

[3] 曹日輝，郭偉，費洗非．砂漿早期強度與混凝土標準養護強度的相關性研究[J]．廣東建材，2019,35 (01): 14-16．

[4] 羅昕旻，費洗非，郭偉，等混凝土快速養護強度與標準養護強度的相關性研究[J]廣東建材，2019,35 (08): 9-11

供稿人：孫志偉

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標準規范】

《建筑固廢再生砂粉應用技術規范》行標

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術規程》CECS

《預拌混凝土使用說明書》團標

《砂漿和混凝土用石屑》團標

《預拌混凝土產品質量追溯規范》團標

【會議培訓】

2025全國混凝土行業創新發展與廢棄物資源再生技術交流大會

第十屆全國建筑固廢和余泥渣土處理及資源化利用大會暨中國砂石協會建筑固廢利用分會年會

2025第二十一屆全國商品混凝土可持續發展論壇暨2025中國商品混凝土年會

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高速公路及橋涵高性能混凝土技術咨詢

課題研究

研發中心建設

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綠色建材產品認證

[綠滿庭院]《HJ建筑圍護結構自保溫技術體系》推廣等

【建材“雙碳”業務】

低碳膠凝材料研發與制備

復合摻合料和再生復合摻合料研發與制備

建筑垃圾處置與資源化利用

建筑垃圾再生砂粉應用技術

建筑垃圾再生輕粗骨料技術

碳化再生骨料制備技術

【期刊著作】

《新技術在混凝土中的應用》圖書

《常見預拌混凝土質量事故分析百例》圖書

《預拌混凝土企業標準化試驗室建設指南》圖書

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