1 引言
由于蒸養能加快混凝土強度發展，因此，在混凝土預制構件生產廠中普遍采用。據報道，在我國被調查的混凝土預制構件生產廠家，70%以上為了提高生產率，將剛成型的混凝土構件立即進行蒸養[1]。雖然混凝土預制構件早期的蒸養是普遍的做法，但是許多研究者指出這種做法對混凝土的性能影響是不利的。而在混凝土構件蒸養之前，前置一定時間則有利于混凝土的強度及耐久性能的提高[2～5]。
Soroka[2]的研究結果表明，混凝土澆筑成型放置30～60min后進行的蒸養對混凝土的抗壓強度是不利的。Shideler 和Chamberlin [3]的研究結果表明，混凝土澆筑成型放置2～6h后進行的蒸養，依靠高溫，生產的15～40%的混凝土產品在24h時的強度比混凝土構件成型后立即進行蒸養的產品的強度要高。Hanson [4]通過試驗證明當蒸養前的前置時間從1h增加到5h時，所有齡期混凝土構件的抗壓強度都有增加。然而，在蒸養前只有1h前置時間時，被蒸養過的所有試件上都出現了水平裂縫。
Mironov [5]認為確定前置時間的前提條件是蒸養的工序不應該使混凝土構件產生體積膨脹，并且認為將混凝土構件的抗壓強度達到0.65～0.75MPa時所需要的時間作為蒸養前的前置時間。Alexanderson [6]的研究表明當前置時間為4～7h時，可忽略由于蒸養產生的體積膨脹，并且后期強度發展沒有損失。根據Alexanderson[6]的觀點，由于短的前置時間引起混凝土試件質量下降是因為混凝土內部孔壓力產生的拉應力引起構件開裂和孔隙率增大。因此，他認為混凝土構件在進行蒸養工序前應達到一個臨界的抗拉強度。但是在混凝土強度發展的后期進行蒸養對混凝土的性能也是不利的。Heinz 和 Ludwig [7]報道了后繼鈣礬石形成（Delayed Ettringite Formation，簡稱DEF）對高溫（＞75℃）蒸養混凝土預制件后期強度衰退的不利影響。通過常溫霧養后在強度發展后期用蒸汽養護，混凝土中有后繼的膨脹發生。這是由于亞穩的單硫型水化硫酸鹽向鈣礬石轉化的結果[8]。在這種條件下，混凝土可能表現出不正常的膨脹和產生相連的微裂縫，長期作用下去，可能導致構件破壞[9 ]。
Odler 和Gasser [10]研究了在無蒸養的水泥漿體中的DEF，表明其對水泥漿體的影響不顯著。堿-骨料反應[11、12]、凍融循環[13、14]或化學侵蝕[8]等都能激發生成DEF，進而使混凝土構件體積膨脹。Taylor[15]全面地評價了DEF這種產物，指出混凝土和水泥砂漿的微結構決定了混凝土材料如何由DEF產生破壞應力，任何一個削弱混凝土材料的因素都會降低混凝土抗膨脹的能力。如果養護溫度、熱度、冷卻率以及前置時間沒有選擇合適，溫度應力就會產生微裂紋。所有像DEF這樣的損傷過程不僅影響混凝土的強度，而且也影響了混凝土的耐久性。這是因為DEF使得混凝土更容易被滲透，砂漿-骨料界面變得更薄弱[15]。本文基于混凝土的初凝時間，通過不同的前置時間對混凝土抗壓強度的影響進行了試驗研究。
2 試驗設計
2.1 試驗用原材料
水泥為北京產拉法基42.5MPa 普通硅酸鹽水泥，其化學成分和物理性能分別列于表1 和表2。細骨料為河砂，細度模數F.M.為2.78；粗骨料為碎石，粗骨料最大粒徑為25 ㎜。拌和用水為自來水；天津產FDN 高效減水劑用于配制C40 混凝土。
2.2 混凝土配合比設計
混凝土配合比按《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ55-2000）進行設計。選擇強度C25 和C40 混凝土進行試驗，其配合比見表3
2.3 試驗過程
3C25 和C40 混凝土的拌合物在25℃的實驗室進行拌合。基準混凝土試件進行標養（20±3
℃，相對濕度98±2%），試件為100 ㎜×100 ㎜×100 ㎜立方體，測其1d、3d、7d、28d 和90d的抗壓強度，其強度值按《普通混凝土力學性能試驗方法標準》GB/T50081—2002 中抗壓強度試驗方法取值。
按照ASTM C403 規定步驟做不同混凝土的初凝時間（T0）。C20 和C40 混凝土的初凝時間
分別為235 和220min，用它們作為選擇前置時間的基礎。前置時間是指水與水泥在攪拌機拌合到蒸養工序開始之間的時間。本文選擇了T0、T1、T2 和T3 四個前置時間進行研究。表4 列出
兩種混凝土的不同前置時間。
在前置時間里，試件用濕布覆蓋放置在20±3℃的環境。前置時間結束，將試件放入養護
箱中，以每小時21℃的速度升溫至80℃，分別連續蒸養5h 和10h。然后從養護箱中取出置于
標養的環境中，達到規定的齡期進行抗壓強度測試。其強度值按《普通混凝土力學性能試驗方
法標準》GB/T50081—2002 中抗壓強度試驗方法取值。
3 結果和討論
C25 混凝土和C40 混凝土在80℃的溫度下分別連續蒸養5h 和10h 后的抗壓強度的試驗結
果列于表5?；鶞驶炷猎嚰目箟簭姸戎狄擦杏诒?。蒸養過的混凝土試件的抗壓強度用基準
混凝土試件的抗壓強度的百分比表示，見圖1～圖4。
從圖1～圖4中可以看出，所有蒸養過的1d試件的抗壓強度都高于沒有蒸養過的基準混凝土試件的抗壓強度。然而蒸養過的混凝土試件的后期強度都很低。這與文獻[15～18]的研究結果相符。3d、7d、28d和90d的蒸養試件在前置時間T1、T2、T3有較大的強度損失。但是當前置時間等于混凝土的初凝時間（T0）時，3d的蒸養試件沒有或有小的強度損失。
表5的試驗分析結果表明，以T0作為前置時間的3d抗壓強度比以T2和T3作為前置時間的7d抗壓強度要高。以C40混凝土為例，取T0作為前置時間，3d抗壓強度為32.7MPa；取T2或T3作為前置時間，7d抗壓強度分別為28.8MPa和26.9MPa。同樣地，當前置時間從T2或T3增加到初凝時間T0，除了連續蒸養5h的C25混凝土3d的抗壓強度以外，所有試件1d的抗壓強度均高于3d的抗壓強度。
從圖1 到圖4 可以看出，隨著前置時間的增加，各齡期強度均有顯著的增加。當前置時間從T3 增加到T0，1d 的抗壓強度增長明顯。從圖表可見，C25 混凝土連續蒸養10h，前置時間為T3 的抗壓強度為17.9MPa，是基準混凝土強度的130%；前置時間為T0 的抗壓強度為22.6MPa，是基準混凝土強度的165%，后者比前者強度增長35%。蒸養對3d、7d、28d 和90d 的C25 和C40 混凝土強度都有不同程度的改善。在這些齡期中，前置時間T0 和T3 之間的強度差值比1d 齡期的強度差值要小，說明1d 齡期的前置時間為T0 時混凝土強度改善明顯。由于蒸養工序前前置時間的增加使混凝土的抗拉強度增大，減少了裂縫生成，因此，各齡期強度有不同程度的增長[6]。
從圖1～圖4中可以看出，所有蒸養過的1d試件的抗壓強度都高于沒有蒸養過的基準混凝土試件的抗壓強度。然而蒸養過的混凝土試件的后期強度都很低。這與文獻[15～18]的研究結果相符。3d、7d、28d和90d的蒸養試件在前置時間T1、T2、T3有較大的強度損失。但是當前置時間等于混凝土的初凝時間（T0）時，3d的蒸養試件沒有或有小的強度損失。
表5的試驗分析結果表明，以T0作為前置時間的3d抗壓強度比以T2和T3作為前置時間的7d抗壓強度要高。以C40混凝土為例，取T0作為前置時間，3d抗壓強度為32.7MPa；取T2或T3作為前置時間，7d抗壓強度分別為28.8MPa和26.9MPa。同樣地，當前置時間從T2或T3增加到初凝時間T0，除了連續蒸養5h的C25混凝土3d的抗壓強度以外，所有試件1d的抗壓強度均高于3d的抗壓強度。
從圖1 到圖4 可以看出，隨著前置時間的增加，各齡期強度均有顯著的增加。當前置時間從T3 增加到T0，1d 的抗壓強度增長明顯。從圖表可見，C25 混凝土連續蒸養10h，前置時間為T3 的抗壓強度為17.9MPa，是基準混凝土強度的130%；前置時間為T0 的抗壓強度為22.6MPa，是基準混凝土強度的165%，后者比前者強度增長35%。蒸養對3d、7d、28d 和90d 的C25 和C40 混凝土強度都有不同程度的改善。在這些齡期中，前置時間T0 和T3 之間的強度差值比1d 齡期的強度差值要小，說明1d 齡期的前置時間為T0 時混凝土強度改善明顯。由于蒸養工序前前置時間的增加使混凝土的抗拉強度增大，減少了裂縫生成，因此，各齡期強度有不同程度的增長[6]。
從圖1～圖4中可以看出，所有蒸養過的1d試件的抗壓強度都高于沒有蒸養過的基準混凝土
試件的抗壓強度。然而蒸養過的混凝土試件的后期強度都很低。這與文獻[15～18]的研究結果相符。
3d、7d、28d和90d的蒸養試件在前置時間T1、T2、T3有較大的強度損失。但是當前置時間等于混凝土的初凝時間（T0）時，3d的蒸養試件沒有或有小的強度損失。表5的試驗分析結果表明，以T0作為前置時間的3d抗壓強度比以T2和T3作為前置時間的7d抗壓強度要高。以C40混凝土為例，取T0作為前置時間，3d抗壓強度為32.7MPa；取T2或T3作為前置時間，7d抗壓強度分別為28.8MPa和26.9MPa。同樣地，當前置時間從T2或T3增加到初凝時間T0，除了連續蒸養5h的C25混凝土3d的抗壓強度以外，所有試件1d的抗壓強度均高于3d的抗壓強度。
從圖1 到圖4 可以看出，隨著前置時間的增加，各齡期強度均有顯著的增加。當前置時間從T3 增加到T0，1d 的抗壓強度增長明顯。從圖表可見，C25 混凝土連續蒸養10h，前置時間為T3 的抗壓強度為17.9MPa，是基準混凝土強度的130%；前置時間為T0 的抗壓強度為22.6MPa，是基準混凝土強度的165%，后者比前者強度增長35%。蒸養對3d、7d、28d 和90d 的C25 和C40 混凝土強度都有不同程度的改善。在這些齡期中，前置時間T0 和T3 之間的強度差值比1d 齡期的強度差值要小，說明1d 齡期的前置時間為T0 時混凝土強度改善明顯。由于蒸養工序前前置時間的增加使混凝土的抗拉強度增大，減少了裂縫生成，因此，各齡期強度有不同程度的增長[6]。
過去也有不少學者對各種前置時間進行過研究[2～5]。本文基于凝結時間對混凝土蒸養前的前
置時間進行了研究。將混凝土的凝結時間作為前置時間的有利之處在于：在溫升的過程中，由于混凝土內部熱交換需要時間，混凝土內的溫度滯后于養護室的溫度[6]。因此，如果在凝結時間之前進行蒸養，混凝土外部（或表面）已經硬化而內部還處于塑性狀態。換言之，內部塑性的混凝土周圍包裹了一層厚的硬化的混凝土。當內部混凝土的溫度升高（由于蒸養或水化熱），內部新鮮混凝土會變干膨脹。而這種膨脹產生的拉應力會使外部已經硬化的混凝土產生損傷[9]。筆者建議前置時間采用混凝土的初凝時間，因為內部混凝土凝結硬化的時間不會超過混凝土凝結時間[6]。
而且發熱階段，混凝土各組分熱膨脹系數的差異能導致產生微裂縫和增大孔隙率[5]。當混
凝土的凝結時間作為前置時間進行蒸養時，這種不利影響可以被防止發生。
試驗結果表明，當蒸養持續的時間更長時，各個齡期都能獲得更高的強度。試驗主要觀察了1d 齡期的蒸養強度。從圖1 和圖2 可以看出，當蒸養持續的時間從5h 增加到10h 時，1d 齡期C25 混凝土前置時間T3、T2、T1 和T0 的抗壓強度分別增長11%、16%、22%和31%。同樣地，從圖3 和圖4，當蒸養持續的時間從5h 增加到10h 時，1d 齡期C40 混凝土前置時間T3、T2、T1 和T0 的抗壓強度分別增長13%、16%、15%和17%。另外，對于C25 和C40，當蒸養持續的時間從5h 增加到10h 時，3d、7d、28d 和90d 抗壓強度的增長都低于1d 的.
通過對C25 混凝土和C40 混凝土的對比發現，蒸養后C25 混凝土1d 的抗壓強度比C40 的要高，后期強度損失C25 也比C40 的小。因而，蒸養對C25 混凝土更有利。在混凝土強度發展過程中，當水灰比較高時蒸養的加速效應更加顯著。對于給定的水灰比，水泥用量大的試件，在混凝土強度發展的后期蒸養的不利影響很大。因為在蒸養過程中，大量的水化熱引起更大的溫升和膨脹。因此，延長前置時間對C40 的混凝土的蒸養更有利。對這一現象的更深入的解釋需要做進一步的研究。
4 結論
（1）、1d 蒸養的所有試件的抗壓強度都高于基準的沒有蒸養的試件的抗壓強度。但是蒸養過的試件的3d、7d、28d 和90d 的抗壓強度都低于沒有蒸養的基準試件的抗壓強度；
（2）、蒸汽養護的前置時間應等于混凝土的凝結時間。通過前置時間的延長，能在較短的時間里得到更高的強度。在本文中，當蒸汽養護的前置時間等于混凝土的凝結時間時，抗壓強度最高；
（3）、在80℃的溫度下，蒸養5～10h 可獲得更高的抗壓強度；
（4）、與C40 的混凝土相比，蒸汽養護的有利因素對C25 混凝土更顯著。對于C40 混凝土，讓蒸汽養護的前置時間等于混凝土的凝結時間更重要。
參 考 文 獻
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