于俊超 張軍旗 彭 帥 王 俊

（河北建設(shè)勘察研究院有限公司， 河北 石家莊 050031）

眾所周知，養(yǎng)護(hù)制度會(huì)對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生重大影響。較高的溫度可以加速水泥水化反應(yīng)的進(jìn)程，改善混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)界面粘結(jié)力，進(jìn)而提高混凝土的力學(xué)性能；但同時(shí)過高的溫度也會(huì)給材料帶來不利的影響。與普通混凝土類似，養(yǎng)護(hù)制度也在很大程度上制約著超高性能混凝土(Ultra-High-Performance Concrete，簡稱UHPC)的性能，進(jìn)而影響其在結(jié)構(gòu)工程中的使用情況。因此，研究不同養(yǎng)護(hù)制度對(duì)UHPC性能產(chǎn)生的影響顯得尤為重要。

1 UHPC宏觀性能研究現(xiàn)狀

UHPC所具有的超高強(qiáng)度、韌性、耐久性等宏觀性能是其備受工程師青睞的主要原因，也是其能較好的在建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的重要保障。養(yǎng)護(hù)不當(dāng)會(huì)造成混凝土的物理力學(xué)性能和耐久性劣化，甚至產(chǎn)生疏松脫落、開裂等宏觀破壞現(xiàn)象，影響工程結(jié)構(gòu)的正常使用。因此，需要對(duì)養(yǎng)護(hù)制度與UHPC宏觀性能的關(guān)系進(jìn)行深入的研究。目前，已有眾多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了探索，并取得了有價(jià)值的成果，其中采用較多的熱處理養(yǎng)護(hù)制度包括：濕熱養(yǎng)護(hù)（熱水養(yǎng)護(hù)和蒸汽養(yǎng)護(hù)）、高壓養(yǎng)護(hù)與干熱養(yǎng)護(hù)；常用溫度有：60□C、90□C、160□C、200□C 和 250□C。

1.1 力學(xué)性能

UHPC的力學(xué)性能是其宏觀性能的主要表現(xiàn)。Yang等對(duì)比了90□C熱水養(yǎng)護(hù)和20□C水養(yǎng)UHPC的力學(xué)性能后指出，前者的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和斷裂能分別比后者高20%、10%和15%。此外，我國的張勝等人也提出了類似觀點(diǎn)，即濕熱養(yǎng)護(hù)有利于改善水泥石與鋼纖維的界面，使得UHPC的抗壓、抗折強(qiáng)度和斷裂能較標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)均有所提升，但同時(shí)文獻(xiàn)也指出采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的試件后期強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)不同程度的倒縮。Saly等研究發(fā)現(xiàn)3d蒸汽養(yǎng)護(hù)和干熱養(yǎng)護(hù)的UHPC力學(xué)性能，與90d標(biāo)養(yǎng)后的數(shù)值接近；由于蒸汽養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土內(nèi)部濕度的損失有補(bǔ)償作用，使得在該種養(yǎng)護(hù)制度下UHPC的抗壓強(qiáng)度和斷裂能均高于干熱養(yǎng)護(hù)。此外，Yaz?c等對(duì)比研究了標(biāo)養(yǎng)、蒸汽和高壓養(yǎng)護(hù)方式對(duì)RPC力學(xué)性能的影響指出：高壓和蒸汽養(yǎng)護(hù)加速了水泥的水化進(jìn)程，可使RPC的抗壓強(qiáng)度分別比標(biāo)養(yǎng)時(shí)提高25~63%和9~61%；但同時(shí)二者也會(huì)造成纖維與基體間粘結(jié)強(qiáng)度的下降，導(dǎo)致RPC的抗折強(qiáng)度降低，且蒸汽養(yǎng)護(hù)引起的粘結(jié)強(qiáng)度損失更大。

1.2 耐久性等

除力學(xué)性能外，學(xué)者們還對(duì)UHPC的耐久性、收縮等宏觀性能進(jìn)行了分析。有研究指出，干熱養(yǎng)護(hù)后的UHPC并不具備很好地抗氯離子滲透的能力，但蒸汽養(yǎng)護(hù)可以加速水化，使UHPC微觀結(jié)構(gòu)更加致密，抗氯離子滲透能力較標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)大大增強(qiáng)；而在抗凍融循環(huán)方面，與標(biāo)養(yǎng)相比，蒸汽養(yǎng)護(hù)和干熱養(yǎng)護(hù)均未見明顯優(yōu)勢(shì)。Cwirzen等則指出在凍融循環(huán)和除冰鹽共同作用下，經(jīng)過90□C蒸養(yǎng)后的UHPC結(jié)構(gòu)損傷嚴(yán)重，抗鹽凍性能明顯低于自然養(yǎng)護(hù)。關(guān)于熱處理對(duì)UHPC拉伸和壓縮蠕變的影響。此外，有研究發(fā)現(xiàn)90□C蒸汽養(yǎng)護(hù)的RPC干縮性能優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)和60□C蒸養(yǎng)。

考慮到熱處理的養(yǎng)護(hù)方式和壓力等在施工過程中的復(fù)雜性、可行性，也有部分學(xué)者開始了采用常溫常壓養(yǎng)護(hù)制度，制備具有超高強(qiáng)度、韌性 UHPC的實(shí)驗(yàn)研究。

2 UHPC微觀性能研究現(xiàn)狀

混凝土是一種多孔、多相材料，其微觀結(jié)構(gòu)的改變?cè)谝欢ǔ潭壬嫌绊懼炷恋暮暧^性能。UHPC作為一種新型材料，其組分細(xì)度的提高、活性摻合料的添加和超低的水膠比，使其水化進(jìn)程、水化產(chǎn)物及微觀結(jié)構(gòu)與養(yǎng)護(hù)制度息息相關(guān)。長時(shí)間的熱處理時(shí)間和溫度可增長CSH鏈，使UHPC變得更加密實(shí)；且火山灰效應(yīng)很大程度上依賴于養(yǎng)護(hù)的溫度和持續(xù)時(shí)間，溫度從90□C上升至250□C時(shí)，硅灰的消耗量由15%上升至70%，200□C以上持續(xù)養(yǎng)護(hù)48h時(shí)，石英的火山灰效應(yīng)活躍發(fā)生。

如前所述，養(yǎng)護(hù)起始和持續(xù)時(shí)間、溫度、壓力會(huì)對(duì)UHPC的力學(xué)性能產(chǎn)生影響，那在微觀結(jié)構(gòu)上會(huì)引起何種變化呢？文獻(xiàn)中采用SEM和MIP技術(shù)，并以非蒸發(fā)水量評(píng)估水泥的水化程度，就養(yǎng)護(hù)的起始和持續(xù)時(shí)間對(duì)UHPC微觀結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了探討：較長的熱養(yǎng)護(hù)可以增大水泥的水化程度，提高混凝土的最終抗壓強(qiáng)度，而過早和過晚的熱養(yǎng)護(hù)會(huì)使得水化程度有所下降；同時(shí)熱養(yǎng)護(hù)后UHPC的總孔隙率顯著下降，孔徑也變小，微結(jié)構(gòu)得以細(xì)化。文獻(xiàn)中通過EDX分析發(fā)現(xiàn)：UHPC水泥水化產(chǎn)物的類型隨養(yǎng)護(hù)溫度發(fā)生變化，100□C時(shí)水化產(chǎn)物中未見特殊晶體出現(xiàn)，150□C時(shí)雪硅鈣石晶體開始形成，200□C時(shí)變得更為致密，最終 250□C時(shí)有硬硅鈣石形成；且同一溫度不同的熱處理時(shí)間，形成的水化產(chǎn)物中 Ca/Si比也不相同，形成的晶體質(zhì)量和數(shù)量也不同，進(jìn)而對(duì)力學(xué)性能的影響也不一致。劉娟紅等對(duì)經(jīng)90□C蒸養(yǎng)再150□C干熱養(yǎng)護(hù)后，水泥用量少、水膠比較高的RPC水化產(chǎn)物進(jìn)行了觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，CSH凝膠變得致密而連續(xù)，并堆聚形成放射形凝膠顆粒簇，表面變得平滑飽滿，填充原有的空隙形成塊狀結(jié)構(gòu)，使RPC內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實(shí)；強(qiáng)度值增長了200%，孔隙率與孔隙特征也得到明顯改善；Ca/Si從1.41降至1.20左右。此外，有研究發(fā)現(xiàn)高壓養(yǎng)護(hù)也有類似的效果。

3 結(jié)論與展望

適宜的養(yǎng)護(hù)制度是混凝土獲得高強(qiáng)度、高耐久性的前提，對(duì)于超高性能混凝土也是如此。一定的熱養(yǎng)護(hù)可以加速水泥水化反應(yīng)的進(jìn)程和火山灰效應(yīng)的發(fā)揮，改善UHPC內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，改變CSH形貌，增強(qiáng)界面的粘結(jié)力，進(jìn)而影響UHPC的宏觀性能。此外，熱養(yǎng)護(hù)的起始和持續(xù)時(shí)間、壓力等也是影響UHPC性能的重要因素。但目前的研究多數(shù)集中在不含粗骨料的RPC上，且高溫、高壓的養(yǎng)護(hù)方式在給經(jīng)濟(jì)上帶來負(fù)擔(dān)的同時(shí)，也會(huì)給現(xiàn)場(chǎng)施工澆筑帶來困難。

鑒于此，在以后的研究中，我們可以從以下幾方面著手：

（1）研究養(yǎng)護(hù)制度對(duì)含粗骨料的超高性能混凝土宏觀性能的影響，并從微觀上進(jìn)行分析，觀測(cè)水化產(chǎn)物、水化程度等。

（2）從養(yǎng)護(hù)制度的經(jīng)濟(jì)性和可行性方面進(jìn)行考慮，以達(dá)到工程的使用要求為基礎(chǔ)，選取最優(yōu)的養(yǎng)護(hù)方式。

[1]張勝,周錫玲,謝友均,等.養(yǎng)護(hù)制度對(duì)活性粉未混凝土強(qiáng)度及微觀結(jié)構(gòu)影響的研究[J].混凝土,2007,6(212):16-18.

[1]周錫玲,張勝,謝友均.養(yǎng)護(hù)制度對(duì) RPC強(qiáng)度與干縮性能的影響[J].混凝土,2010,4(246):42-44.

[3]劉娟紅,王棟民.養(yǎng)護(hù)對(duì)礦物細(xì)粉活性粉末混凝土性能的影響[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(7):100-103.