浅谈混凝土标准养护室温湿度均匀性的重要性

浅谈混凝土标准养护室温湿度均匀性的重要性东南大学建筑结构与材料实验中心秦鸿根、张振明为与国际接轨，国家建设部和国家质量监督检验检疫总局联合发布了“中华人民共和国国家标准GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》”，新标准对原标准中标混凝土准养护室的温度和湿度提出了更高的要求，由原来的温度20±3℃，湿度为90%以上的标准养护室，修订为与ISO试验方法一致的温度20±2℃，湿度为95%以上的标准养护室。混凝土的性能主要表现为物理力学性能和耐久性，而物理力学性能主要是混凝土的强度，影响混凝土的强度和性能的主要因素有多种，但对混凝土养护的环境温度、湿度和风速也是一个十分重要的因素。一、养护室温湿度的均匀性是保证混凝土强度的重要因素混凝土强度是一个渐进发展的过程，其发展的程度和速度取决于水泥的水化状况，而温度和湿度是影响水泥水化速度和程度的重要因素。因此，混凝土成型后，必须在一定时间内保持适当的温度和足够的湿度，以使水泥充分水化，这就是混凝土的养护。养护温度高，水泥水化速度加快，混凝土的强度发展也快；反之，在低温下混凝土强度发展迟缓，当温度降至冰点以下时，则由于混凝土中的水分大部分结冰，不但水泥停止水化，强度停止发展，而且由于混凝土孔隙中的水结冰，产生体积膨胀（约9%），而对孔壁产生相当大的压应力（可达100MPa），从而使硬化中的混凝土结构遭到破坏，导致混凝土已获得的强度受到损失。同时，混凝土早期强度低，更容易冻坏。因为水是水泥水化反应的必要条件，只有周围环境湿度适当，水泥水化反应才能顺利进行，使混凝土强度得到充分发展。如果湿度不够，水泥水化反应不能正常进行，甚至停止水化，会严重降低混凝土强度。水泥水化不充分，水化作用未完成，还会使混凝土结构疏松，形成干缩裂缝，增大渗水性，从而影响混凝土的耐久性。除了养护室温度和湿度对混凝土强度的影响，还有往往被忽视的养护室的风速对混凝土强度的影响，在养护室内希望风速越小越好，因为不管是热风或者冷风吹到试件的表面，都会造成混凝土试件表面的风干，会加速混凝试件的水分蒸发，有人认为对硬化初期的混凝土，当蒸发速度大于0.5㎏/（㎡.h）时,混凝土表面出现塑性收缩裂缝是不可避免的，并且由于混凝土表面水泥水化不好而疏松。综上所述，一旦水泥的强度等级、水灰比、骨料等确定后，混凝土养护温度和湿度也就是影响混凝土性能的一个重要的因素，水泥的强度等级、水灰比、骨料是客观因素，而养护的温度、湿度和风速是主观因素，如果因为主观因素造成是混凝土试件的强度下降和混凝土试件检测不合格，笔者觉得太不值得了。新标准养护室的温度和湿度与ISO标准一致的温度为20±2℃、相对湿度95%以上的标准养护室。这点改进对高强混凝土试件非常重要。试验表明，对于150mm×150mm×150mm高强混凝土试件，在温度为20±3℃、相对湿度90%的养护室中养护28d的强度与新标准相比会降低10%～15%。试验还证明,养护室温度和湿度的准确性和均匀性，是对水泥混凝土强度的发展起决定作用的因素。即混凝土标准养护室内在不同时间，不同位置，其温度和相对温度都要准确和均匀。温湿度波动越小，28d龄期的混凝土强度数据偏差就越小，用于指导工程施工强度数据的可比性就越可靠。试件能否进行标准养护，是保证工程质量、节约水泥、降低成本的重量因素。二、现有养护室设备不能达到新标准的要求GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》在2003年6月1日开始执行以来，大多数商品混凝土公司和建筑工程质量检测中心的老的恒温恒湿设备还未来得及更新，这种老设备主要缺点表现在：1、温度达不到规定要求。特别在冬季，暖风机（电热管）的制热功率有限。2、温度分布不均匀。因为空调和暖风机（电热管）均靠出风口局部送风，没有被风吹到的地方，其温度偏差较大。尤其是在冬季暖风机（电热管）制热时，由于暖气流往上升，冷空气往下降，造成养护室内上下部的温差高达5℃～8℃。3、加湿器雾化效果差，湿度分布不均匀。由于离心式加湿器的原理是靠离心作用把水甩出，在一部分水形成雾状的同时，也有一部分水滴被甩了出来，形成半雾半水的情况，特别是夏天湿度明显不够。这样在同一间养护室内，由于温湿度不均匀，不同的位置温度和湿度也不一样，有些位置温度和湿度满足不了“温度20±2℃、湿度95%以上”的标准。这些偏离了温度和湿度的混凝土试件经过28d标准养护龄期的养护的强度肯定和标准温湿度养护的混凝土试件强度不一样。所以，尽管是水泥的强度等级、水灰比、骨料等一样的混凝土试件在相同时间、同一间养护室内养护，而得到的强度相差较大。三、建设新标准养护室刻不容缓目前“两块”混凝土试块和砂浆试块的养护很大一部分为自然养护，并作为竣工验收报告的依据。而自然养护不符合《混凝土强度检验评定标准》规定的检验评定混凝土强度用的混凝土试件应为标准养护的要求。由于历史原因，该规定一直没有得到贯彻落实。为加强建筑工程质量，统一混凝土强度的检评定标准。为此南京市建设委员会、南京市建筑工程局共同下发了《关于进一步加强南京地区工程质量检测机构管理的意见》{宁建基字[2003]228号、宁建工字[2003]47号}，《意见》第八条规定了强制执行“两块”标准养护。并提出标准养护室设备能自动记录温度、湿度变化和标准养护室设备至少要有5个以上的温、湿度探测点。提出要有5个以上的温、湿度探测点的原因，就是因为现在很多混凝土养护室由于使用老的设备，在控制箱看到一个点的温度和湿度，即认为是养护室的所有点的温湿度，但实际仅是一个点的温度和湿度，也可能是养护室的中心温度和湿度，再测其它的点温度和湿度与标准温度和湿度相差甚远。因而，它不能反映养护室正确的温湿度。为了与国际接轨，为了减小对混凝土力学性能的环境影响因素，为了使混凝土标准试验具有可比性，混凝土试块必须进行标准养护，混凝土标准养护室内不论何时何处，温度和相对湿度必须控制在新标准规定的范围内，这对于减少试验偏差，保证工程质量和降低成本，都是十分重要的。笔者在工作中了解到南京很多新的商品混凝土公司已经使用了专用的混凝土养护室恒温恒湿机，这种设备由于采用的是管道送风，加湿采用的是超声波雾化器，所以温度和湿度十分均匀。曾有检测报告表明：通过对养护室内13个温度点和3个湿度点的检测，其温度达到20±0.6℃、相对湿度在95%以上。因此，这种新型设备用于养护室内，不仅可以对混凝土试件进行养护，而且也可以对水泥试件进行养护，对于新建的商品混凝土公司来说，无疑是一个极佳的选择。参考文献：⑴[英]A、M内维尔著，李国洋马贞勇泽，混凝土性能，北京建筑工业出版社，1983年12月⑵中华人民共和国国家标准GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》，北京建筑工业出版社，2003年6月⑶王秀花主编，《21世纪建筑工程系列规划教材：建筑材料》，北京机械工业出版社，2003年8月。