蒸養混凝土強度損失的原因普通水泥混凝土經高溫養護后,在水泥石中及其粗骨料界面處會出現微裂紋,并且隨著時間的增長裂紋會繼續發展,養護溫度越高,水化所生成的C-S-H凝膠變得就越粗糙、混亂,導致混凝土的孔結構也會變得粗糖,孔隙率也隨之相應的產生變化；同時,鈣礬石等會在微裂紋中形成并生長,鈣鞏石具有膨脹性,因此它的生成會促使微裂紋的進一步發展。
高溫養護時,水泥水化產物沒有足夠的時間擴散,導致分散不均勻,同時水化產物CH晶體及C-S-H凝膠都會變得緊密,硬化結構會出現較大的孔隙。
高溫養護時,水泥顆粒表面所形成的致密外殼阻止了水分進入,阻礙了水化反應進一步進行和減少了水化產物間相互的連接點,從而使其后期的強度降低。
總之,較高養護溫度導致混凝土孔隙率增大,孔徑粗化,以及鈣礬石的膨脹,這些均是造成普通混凝土強度下降,結構破壞的重要原因。
隨著混凝土技術的發展和建設的需要,高性能混凝土(HPC)在預制構件中的應用越來越多。
高性能混凝土用電蒸汽發生器進行蒸養時，配制上采用低水膠比(水膠比在0.38以下),選用優質原材料,且必須摻加足夠數量的礦物細摻料和高效外加劑。
摻入硅灰、粉煤灰、礦渣加速了水泥熟料的水化速度,可以緩解混凝土后期強度的降低。
其中硅灰的作用最為顯著,粉煤灰次之,礦渣也有一定作用,但不明顯,硅灰和礦渣的價格較高,摻入后不具有經濟性,粉煤灰作為一種價格低廉的礦物細摻料,被使用廣泛。
但是,在混凝土中摻入大量的粉煤灰,雖然能有效減少混凝土后期強度的損失,然而與普通水泥混凝土相比早期強度卻很明顯的降低。
水泥粉煤灰的水化過程是一個二次反應過程,首先是水泥熟料的水化,放出氫氧化鈣,然后再是火山灰反應,所謂火山灰反應就是粉煤灰里的活性二氧化硅、活性氧化鋁性組分與氫氧化鈣的反應,生成水化硅酸鈣、水化鋁酸鈣或水化硫鋁酸鈣等反應產物。
粉煤灰水泥早期強度較低,但后期強度增長較大的原因是粉煤灰替代了一部分水泥后,在水泥粉煤灰裝體體系中,水泥濃度減小,控制水泥水化速度的有效水灰比相對增大,使溶液中的Ca2+離子濃度降低,導致水化速度變慢,生成的水化產物顆粒相互連接不緊密,降低了早期的強度;但在后期,由于粉煤灰的火山灰反應以及粉煤灰細小顆粒的填充效應和微集料效應,使架體結構致密,水化產物間的相互交叉和連接程度好,從而提高了后期強度。
在低水膠比大摻量水泥粉煤灰漿體中,7d時,粉煤灰幾乎不發生反應,90d時,反應率也只有20%左右,這是因為粉煤灰顆粒是聚合度較高的硅氧四面體,其反應活性比水泥低。
而且粉煤灰的取代量越大,混凝土的強度降低也越大,當粉煤灰摻量大于30%時,混凝土的脫模強度低于普通蒸養混凝土的強度,且后期強度的增長速率相較于普通蒸養混凝土的慢。
總之,控制粉煤灰的取代量(一般不超過30%)和高溫養護激發粉煤灰的活性,不但可以保證提高高性能混凝土早期強度,還可以保證混凝土在相當長的時間內,強度仍有相當明顯的持續增長。