朱效荣  1970出生,教授、研究员级高级工程师,北京城建集团高级顾问,冀东发展集团首席科学家。
       科技创新
 
 
混凝土养护技术综合分析
 

 

 

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朱效荣 

       混凝土浇捣后,之所以能逐渐凝结硬化,主要是因为水泥水化作用的结果,而水化作用则需要适当的温度和湿度条件,因此为了保证混凝土有适宜的硬化条件,使其强度不断增长,必须对混凝土进行养护。

       传统的养护方法大多通过外部实施养护作业,并可分为两种类型:一是水养护,即通过提供额外的水分,来防止混凝土失水的方法;二是密封(或无水)养护,即仅通过防止混凝土失水来达到养护目的的方法。

       一、水养护方法

       内养护包括在混凝土拌合物中采用一种起养护剂作用的组分。这种养护剂可以是一种新组分,也可以是混凝土拌合物中,采用的一种处于特殊状态,诸如呈饱和水状态的普通骨料。

 

     (一)内部水养护

       使用内部水养护时,大多数高强和高性能混凝土的水胶比较低,其拌合水不足以保持粗毛细孔内充满能维持水泥水化和进行火山灰反应所需的水分。因此,对于这类混凝土,一般公认的更有效的养护方法是,额外加水(内部供水)。内部供水养护的可取之处在于,内部密封已不能防止其自脱水。

       内养护剂是该养护体系的一个组成部分,而且它最终将被混凝土自身分散。这种内养护方法有助于克服由于低水胶比体系的低渗透性,使传统的外养护效果下降所带来的问题。这种内供水养护方式,由于它可直接降低自脱水,因此,是一种降低自身收缩的有效方法。

       使用过内养护剂的施工人员认为,内养护的主要贡献是,通过延长养护期,可降低渗透性。延长养护,还可增加所形成的胶凝材料产物的体积,从而使毛细孔不贯通。当混凝土拌合物中,由于掺加矿物掺合料,诸如硅灰和磨细矿渣,使孔结构更为致密,从而增加自脱水,使内部水养护的优点变得日益重要。

     (二)预饱和轻骨料

       通过采用预饱和轻骨料,提供内水源,可获得内养护所需用水,以此来补充水化过程中,化学收缩所消耗的用水,生产出对现场劣质养护不敏感的宽容性混凝土。这将大大减少自生收缩的发展。随后,对用完全由预浸泡吸足水的轻骨料生产的轻骨料混凝土,或用部分由预浸泡吸足水的轻骨料生取代普通重量的骨料生产的混凝土,进行自生变形的研究。大量的实验显示,采用内水源养护,可生产出没有自收缩的高强混凝土。

       日前,一项由美国进行的研究计划,对使用浮石作内养护轻骨料进行了评估。在搅拌过程中,使浮石吸足水分,并使用具有良好力学性能和有助于获得高吸水量的,有很高开-闭孔隙率的浮石。这样,只需使用相对较少量的轻骨料,就可以获得内养护所需用水,而且,对混凝土的强度影响也微乎其微。举例来说,若采用相当于水泥重量6%的轻骨料,就可以完全消除高强混凝土的自生收缩。

     (三)超吸收聚合物

       有研究者提出采用超吸收性聚合物(SAPs)防止自脱水的养护方法。大多数SAP是由交叉状连接的高分子电解质组成的。由于其离子的性质和互相连接的结构状态,一颗SAP可以在其周围吸收大量的液体,并且将液体保持在其结构中又不溶解。当前应用的这类聚合物,理论上的最大吸水性是其自重的5000倍。但是,商业生产的SAPs的吸收性,可能仅为其自重的20倍,而且,在诸如水泥净浆体孔隙液体中,有很高的离子溶解性。SAPs吸水性的基本原理是其次化学键。由于其保持的是松散水分,因此,基本上可将其视为散装水。

       混凝土搅拌过程中,SAPs颗粒形成了含有大量松散自由水的宏观保水物质。这类自由水会在水泥水化过程中消耗掉。它不仅可以向水泥净浆体周围提供内养护,而且还可防止自脱水。这一理念正是模拟了用于混凝土防冻的引气原理。因此,可称之为引水。同样,该术语--引水,也可应用于前述的预饱和轻骨料养护法。作为一种高科技材料,SAPs已开拓出广泛的应用领域,诸如触摸镜头,乳房植入,消防以及土壤调理剂。当前全球每年超过85%的SAP产品中(500,000吨)用于可处理性婴儿尿布。

       二、内封闭养护法——混凝土自养护剂

       内封闭是另一种混凝土养护法。其基本途径是,既不需要进行外部养护,也无需向混凝土额外加水。这类自养护化学用品包括:在搅拌过程中,加入水溶性化学用品,以降低混凝土硬化过程中的水分蒸发和底层混凝土的水分损失。这些外加剂由水溶性聚合物组成,含有羟基和醚功能基团,可提高混凝土的保水性,从而增加水化程度。氢结合键出现在这些功能基团之间,可降低水的蒸发压力,减少水分的蒸发。这些外加剂改变了C-S-H凝胶的形态,降低了混凝土的吸收性。

       北京灵感科技发展有限公司现已研发出混凝土自养护剂产品。该产品可使水泥水化体系在较长时间内保持较高的内部相对湿度,既保证了水泥水化的持续进行,又抑制了混凝土界面的早期干燥??上灾档突炷恋淖允账趼室约案伤趼?,改善混凝土内部结构,使之更加致密?;炷磷匝ぜ猎谒嗨讨行纬晌⑿推?,这和引气剂一样能够提高混凝土的抗冻性能,本产品性能比较稳定,可以在高温下正常使用。

       实验案例显示,C30混凝土通过单位混凝土添加1kg混凝土自养护剂后,7天抗压强度平均增加2.6MPa,7天回弹强度平均增加3.4MPa。

       混凝土自养护剂可以广泛使用于工业与民用建筑、道路、桥梁、港口、码头、市政、水利、电力、机场和海工工程,特别是国内干燥多风的西北、华北和东北地区。对于暴露面积较大的混凝土立面,表面失水速率快,有时甚至来不及抹平,混凝土即已硬化。因此混凝土塑性开裂严重,影响外观质量,碳化深度增加,影响回弹强度值,对外观质量、强度指标和耐久性。使用混凝土自养护剂可以有效预防混凝土开裂,提高混凝土表面密实度,降低碳化深度,提高混凝土回弹强度。

 
 

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