1 引言
由于蒸养能加快混凝土强度发展，因此，在混凝土预制构件生产厂中普遍采用。据报道，在我国被调查的混凝土预制构件生产厂家，70%以上为了提高生产率，将刚成型的混凝土构件立即进行蒸养[1]。虽然混凝土预制构件早期的蒸养是普遍的做法，但是许多研究者指出这种做法对混凝土的性能影响是不利的。而在混凝土构件蒸养之前，前置一定时间则有利于混凝土的强度及耐久性能的提高[2～5]。
Soroka[2]的研究结果表明，混凝土浇筑成型放置30～60min后进行的蒸养对混凝土的抗压强度是不利的。Shideler 和Chamberlin [3]的研究结果表明，混凝土浇筑成型放置2～6h后进行的蒸养，依靠高温，生产的15～40%的混凝土产品在24h时的强度比混凝土构件成型后立即进行蒸养的产品的强度要高。Hanson [4]通过试验证明当蒸养前的前置时间从1h增加到5h时，所有龄期混凝土构件的抗压强度都有增加。然而，在蒸养前只有1h前置时间时，被蒸养过的所有试件上都出现了水平裂缝。
Mironov [5]认为确定前置时间的前提条件是蒸养的工序不应该使混凝土构件产生体积膨胀，并且认为将混凝土构件的抗压强度达到0.65～0.75MPa时所需要的时间作为蒸养前的前置时间。Alexanderson [6]的研究表明当前置时间为4～7h时，可忽略由于蒸养产生的体积膨胀，并且后期强度发展没有损失。根据Alexanderson[6]的观点，由于短的前置时间引起混凝土试件质量下降是因为混凝土内部孔压力产生的拉应力引起构件开裂和孔隙率增大。因此，他认为混凝土构件在进行蒸养工序前应达到一个临界的抗拉强度。但是在混凝土强度发展的后期进行蒸养对混凝土的性能也是不利的。Heinz 和 Ludwig [7]报道了后继钙矾石形成（Delayed Ettringite Formation，简称DEF）对高温（＞75℃）蒸养混凝土预制件后期强度衰退的不利影响。通过常温雾养后在强度发展后期用蒸汽养护，混凝土中有后继的膨胀发生。这是由于亚稳的单硫型水化硫酸盐向钙矾石转化的结果[8]。在这种条件下，混凝土可能表现出不正常的膨胀和产生相连的微裂缝，长期作用下去，可能导致构件破坏[9 ]。
Odler 和Gasser [10]研究了在无蒸养的水泥浆体中的DEF，表明其对水泥浆体的影响不显著。碱-骨料反应[11、12]、冻融循环[13、14]或化学侵蚀[8]等都能激发生成DEF，进而使混凝土构件体积膨胀。Taylor[15]全面地评价了DEF这种产物，指出混凝土和水泥砂浆的微结构决定了混凝土材料如何由DEF产生破坏应力，任何一个削弱混凝土材料的因素都会降低混凝土抗膨胀的能力。如果养护温度、热度、冷却率以及前置时间没有选择合适，温度应力就会产生微裂纹。所有像DEF这样的损伤过程不仅影响混凝土的强度，而且也影响了混凝土的耐久性。这是因为DEF使得混凝土更容易被渗透，砂浆-骨料界面变得更薄弱[15]。本文基于混凝土的初凝时间，通过不同的前置时间对混凝土抗压强度的影响进行了试验研究。
2 试验设计
2.1 试验用原材料
水泥为北京产拉法基42.5MPa 普通硅酸盐水泥，其化学成分和物理性能分别列于表1 和表2。细骨料为河砂，细度模数F.M.为2.78；粗骨料为碎石，粗骨料最大粒径为25 ㎜。拌和用水为自来水；天津产FDN 高效减水剂用于配制C40 混凝土。
2.2 混凝土配合比设计
混凝土配合比按《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）进行设计。选择强度C25 和C40 混凝土进行试验，其配合比见表3
2.3 试验过程
3C25 和C40 混凝土的拌合物在25℃的实验室进行拌合。基准混凝土试件进行标养（20±3
℃，相对湿度98±2%），试件为100 ㎜×100 ㎜×100 ㎜立方体，测其1d、3d、7d、28d 和90d的抗压强度，其强度值按《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081—2002 中抗压强度试验方法取值。
按照ASTM C403 规定步骤做不同混凝土的初凝时间（T0）。C20 和C40 混凝土的初凝时间
分别为235 和220min，用它们作为选择前置时间的基础。前置时间是指水与水泥在搅拌机拌合到蒸养工序开始之间的时间。本文选择了T0、T1、T2 和T3 四个前置时间进行研究。表4 列出
两种混凝土的不同前置时间。
在前置时间里，试件用湿布覆盖放置在20±3℃的环境。前置时间结束，将试件放入养护
箱中，以每小时21℃的速度升温至80℃，分别连续蒸养5h 和10h。然后从养护箱中取出置于
标养的环境中，达到规定的龄期进行抗压强度测试。其强度值按《普通混凝土力学性能试验方
法标准》GB/T50081—2002 中抗压强度试验方法取值。
3 结果和讨论
C25 混凝土和C40 混凝土在80℃的温度下分别连续蒸养5h 和10h 后的抗压强度的试验结
果列于表5。基准混凝土试件的抗压强度值也列于表5。蒸养过的混凝土试件的抗压强度用基准
混凝土试件的抗压强度的百分比表示，见图1～图4。
从图1～图4中可以看出，所有蒸养过的1d试件的抗压强度都高于没有蒸养过的基准混凝土试件的抗压强度。然而蒸养过的混凝土试件的后期强度都很低。这与文献[15～18]的研究结果相符。3d、7d、28d和90d的蒸养试件在前置时间T1、T2、T3有较大的强度损失。但是当前置时间等于混凝土的初凝时间（T0）时，3d的蒸养试件没有或有小的强度损失。
表5的试验分析结果表明，以T0作为前置时间的3d抗压强度比以T2和T3作为前置时间的7d抗压强度要高。以C40混凝土为例，取T0作为前置时间，3d抗压强度为32.7MPa；取T2或T3作为前置时间，7d抗压强度分别为28.8MPa和26.9MPa。同样地，当前置时间从T2或T3增加到初凝时间T0，除了连续蒸养5h的C25混凝土3d的抗压强度以外，所有试件1d的抗压强度均高于3d的抗压强度。
从图1 到图4 可以看出，随着前置时间的增加，各龄期强度均有显著的增加。当前置时间从T3 增加到T0，1d 的抗压强度增长明显。从图表可见，C25 混凝土连续蒸养10h，前置时间为T3 的抗压强度为17.9MPa，是基准混凝土强度的130%；前置时间为T0 的抗压强度为22.6MPa，是基准混凝土强度的165%，后者比前者强度增长35%。蒸养对3d、7d、28d 和90d 的C25 和C40 混凝土强度都有不同程度的改善。在这些龄期中，前置时间T0 和T3 之间的强度差值比1d 龄期的强度差值要小，说明1d 龄期的前置时间为T0 时混凝土强度改善明显。由于蒸养工序前前置时间的增加使混凝土的抗拉强度增大，减少了裂缝生成，因此，各龄期强度有不同程度的增长[6]。
从图1～图4中可以看出，所有蒸养过的1d试件的抗压强度都高于没有蒸养过的基准混凝土试件的抗压强度。然而蒸养过的混凝土试件的后期强度都很低。这与文献[15～18]的研究结果相符。3d、7d、28d和90d的蒸养试件在前置时间T1、T2、T3有较大的强度损失。但是当前置时间等于混凝土的初凝时间（T0）时，3d的蒸养试件没有或有小的强度损失。
表5的试验分析结果表明，以T0作为前置时间的3d抗压强度比以T2和T3作为前置时间的7d抗压强度要高。以C40混凝土为例，取T0作为前置时间，3d抗压强度为32.7MPa；取T2或T3作为前置时间，7d抗压强度分别为28.8MPa和26.9MPa。同样地，当前置时间从T2或T3增加到初凝时间T0，除了连续蒸养5h的C25混凝土3d的抗压强度以外，所有试件1d的抗压强度均高于3d的抗压强度。
从图1 到图4 可以看出，随着前置时间的增加，各龄期强度均有显著的增加。当前置时间从T3 增加到T0，1d 的抗压强度增长明显。从图表可见，C25 混凝土连续蒸养10h，前置时间为T3 的抗压强度为17.9MPa，是基准混凝土强度的130%；前置时间为T0 的抗压强度为22.6MPa，是基准混凝土强度的165%，后者比前者强度增长35%。蒸养对3d、7d、28d 和90d 的C25 和C40 混凝土强度都有不同程度的改善。在这些龄期中，前置时间T0 和T3 之间的强度差值比1d 龄期的强度差值要小，说明1d 龄期的前置时间为T0 时混凝土强度改善明显。由于蒸养工序前前置时间的增加使混凝土的抗拉强度增大，减少了裂缝生成，因此，各龄期强度有不同程度的增长[6]。
从图1～图4中可以看出，所有蒸养过的1d试件的抗压强度都高于没有蒸养过的基准混凝土
试件的抗压强度。然而蒸养过的混凝土试件的后期强度都很低。这与文献[15～18]的研究结果相符。
3d、7d、28d和90d的蒸养试件在前置时间T1、T2、T3有较大的强度损失。但是当前置时间等于混凝土的初凝时间（T0）时，3d的蒸养试件没有或有小的强度损失。表5的试验分析结果表明，以T0作为前置时间的3d抗压强度比以T2和T3作为前置时间的7d抗压强度要高。以C40混凝土为例，取T0作为前置时间，3d抗压强度为32.7MPa；取T2或T3作为前置时间，7d抗压强度分别为28.8MPa和26.9MPa。同样地，当前置时间从T2或T3增加到初凝时间T0，除了连续蒸养5h的C25混凝土3d的抗压强度以外，所有试件1d的抗压强度均高于3d的抗压强度。
从图1 到图4 可以看出，随着前置时间的增加，各龄期强度均有显著的增加。当前置时间从T3 增加到T0，1d 的抗压强度增长明显。从图表可见，C25 混凝土连续蒸养10h，前置时间为T3 的抗压强度为17.9MPa，是基准混凝土强度的130%；前置时间为T0 的抗压强度为22.6MPa，是基准混凝土强度的165%，后者比前者强度增长35%。蒸养对3d、7d、28d 和90d 的C25 和C40 混凝土强度都有不同程度的改善。在这些龄期中，前置时间T0 和T3 之间的强度差值比1d 龄期的强度差值要小，说明1d 龄期的前置时间为T0 时混凝土强度改善明显。由于蒸养工序前前置时间的增加使混凝土的抗拉强度增大，减少了裂缝生成，因此，各龄期强度有不同程度的增长[6]。
过去也有不少学者对各种前置时间进行过研究[2～5]。本文基于凝结时间对混凝土蒸养前的前
置时间进行了研究。将混凝土的凝结时间作为前置时间的有利之处在于：在温升的过程中，由于混凝土内部热交换需要时间，混凝土内的温度滞后于养护室的温度[6]。因此，如果在凝结时间之前进行蒸养，混凝土外部（或表面）已经硬化而内部还处于塑性状态。换言之，内部塑性的混凝土周围包裹了一层厚的硬化的混凝土。当内部混凝土的温度升高（由于蒸养或水化热），内部新鲜混凝土会变干膨胀。而这种膨胀产生的拉应力会使外部已经硬化的混凝土产生损伤[9]。笔者建议前置时间采用混凝土的初凝时间，因为内部混凝土凝结硬化的时间不会超过混凝土凝结时间[6]。
而且发热阶段，混凝土各组分热膨胀系数的差异能导致产生微裂缝和增大孔隙率[5]。当混
凝土的凝结时间作为前置时间进行蒸养时，这种不利影响可以被防止发生。
试验结果表明，当蒸养持续的时间更长时，各个龄期都能获得更高的强度。试验主要观察了1d 龄期的蒸养强度。从图1 和图2 可以看出，当蒸养持续的时间从5h 增加到10h 时，1d 龄期C25 混凝土前置时间T3、T2、T1 和T0 的抗压强度分别增长11%、16%、22%和31%。同样地，从图3 和图4，当蒸养持续的时间从5h 增加到10h 时，1d 龄期C40 混凝土前置时间T3、T2、T1 和T0 的抗压强度分别增长13%、16%、15%和17%。另外，对于C25 和C40，当蒸养持续的时间从5h 增加到10h 时，3d、7d、28d 和90d 抗压强度的增长都低于1d 的.
通过对C25 混凝土和C40 混凝土的对比发现，蒸养后C25 混凝土1d 的抗压强度比C40 的要高，后期强度损失C25 也比C40 的小。因而，蒸养对C25 混凝土更有利。在混凝土强度发展过程中，当水灰比较高时蒸养的加速效应更加显著。对于给定的水灰比，水泥用量大的试件，在混凝土强度发展的后期蒸养的不利影响很大。因为在蒸养过程中，大量的水化热引起更大的温升和膨胀。因此，延长前置时间对C40 的混凝土的蒸养更有利。对这一现象的更深入的解释需要做进一步的研究。
4 结论
（1）、1d 蒸养的所有试件的抗压强度都高于基准的没有蒸养的试件的抗压强度。但是蒸养过的试件的3d、7d、28d 和90d 的抗压强度都低于没有蒸养的基准试件的抗压强度；
（2）、蒸汽养护的前置时间应等于混凝土的凝结时间。通过前置时间的延长，能在较短的时间里得到更高的强度。在本文中，当蒸汽养护的前置时间等于混凝土的凝结时间时，抗压强度最高；
（3）、在80℃的温度下，蒸养5～10h 可获得更高的抗压强度；
（4）、与C40 的混凝土相比，蒸汽养护的有利因素对C25 混凝土更显著。对于C40 混凝土，让蒸汽养护的前置时间等于混凝土的凝结时间更重要。
参 考 文 献
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