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混凝土養護是建筑施工中一個重要的環節

發布時間:2019/10/8  新聞類別:公司新聞 點擊次數:176

混凝土養護是建筑施工中一個重要的環節。為了保證混凝土的工作性,混凝土的拌合用水量遠超過水泥水化所需的量,混凝土置于自然環境(自然環境中空氣相對濕度較低)中水分會逐漸蒸發散失,特別是水泥硬化初期產生較多的水化熱,水分蒸發迅速,水泥水化隨水分的蒸發而減緩,混凝土產生收縮應力,形成干縮裂縫和結構收縮,嚴重降低混凝土的力學性能和耐久性。因此需采取適宜的養護措施降低混凝土的水分蒸發,保證水泥水化的順利進行,從而提高混凝土的力學性能、降低收縮并改善混凝土的耐久性[1,2]。

傳統的混凝土養護方法包括蓄水養護、噴霧養護、濕覆蓋物養護和塑料薄膜密封養護等。當前水資源日益緊張,許多地方特別是西部干旱、大風及缺水地區的施工用水已經嚴重缺乏,加之人工成本大幅提高,混凝土構件愈加復雜,傳統養護方法已不能滿足施工需求[3,4]。在這種情況下,混凝土養護劑被成功研制出來,將養護劑涂刷在混凝土表面,可以阻止水分蒸發和散失,極大地改善了混凝土的養護效果。目前,養護劑已在混凝土工程中得到了廣泛的應用。

本文著重介紹混凝土養護劑的種類和養護機理,分析其對混凝土各項性能的影響,并歸納養護劑使用時應注意的事項,最后通過實例闡述混凝土養護劑在實際工程中的應用現狀,并對混凝土養護劑未來的發展方向進行展望。

1 混凝土養護劑的定義及發展歷程

根據我國建材行業標準JC 901-2002《水泥混凝土養護劑》的定義,水泥混凝土養護劑是一種噴灑或涂刷于混凝土表面,能在混凝土表面形成一層連續的不透水的密閉養護薄膜的乳液或高分子溶液[5]。

隨著高性能混凝土的大量應用,養護劑越來越受到重視?;炷裂ぜ磷鈐纈擅攔蒲Ъ以?0世紀40年代初提出,隨后,英國和日本等國家也相繼研制出多種混凝土養護劑,并成功應用于實際施工工程。70年代,各國所用大部分養護劑的主要成分是含成膜物質的溶液,其中約含70%的有機溶劑。這種養護劑在混凝土表面成膜時其中的毒性有機溶劑揮發到大氣中,危及生態環境,經濟上也不合算。我國自70年代開始借鑒國外經驗,著手開發混凝土養護劑。80年代,隨著高效表面活性物質的大量生產,出現了以石蠟為基料的高濃度水乳液養護劑。這類產品無毒,原料易得,易于制成高分散度的乳液,養護性能好,德國、法國、挪威、俄羅斯、美國和日本等國都有其專利產品。其中,俄羅斯目前仍主要使用石蠟水乳液型養護劑。后來,又出現了膠乳型養護劑,如丁二烯-苯乙烯聚合物、丁苯橡膠和丙烯酸鹽等,但這些成分價格昂貴,噴涂施工工藝也有問題(很易堵塞噴嘴和膠管),因而它們的應用也受到一定限制。我國在混凝土養護劑方面起步較晚,從90年代開始引進國外的噴灑養護劑技術,目前在道路路面、機場、橋梁、碼頭和水利工程等領域得到了廣泛應用[1, 2, 6]。

2 混凝土養護劑的分類及作用機理

混凝土養護劑可分為成膜型和滲透型兩種[7],不同種類養護劑的養護機理不盡相同。

2.1 成膜型養護劑

成膜型養護劑是指施作后能在混凝土表面形成一層密不透水的薄膜,從而避免水分由混凝土表面向外蒸發而對混凝土進行保濕養護的產品。成模型養護劑能有效降低混凝土的塑性收縮和開裂程度,用于干旱風沙地區的混凝土養護,具有明顯的技術和經濟優勢[3]。

(1)水玻璃養護劑

以硅酸鈉(nNa2O·SiO2)或硅酸鉀(nK2O·SiO2)為主要成分,為透明的粘性液體。水玻璃養護劑價格低廉,噴涂在混凝土表面后可與水泥水化產生的氫氧化鈣(表面1mm~3mm內)反應,形成膠狀硅酸鹽填充混凝土表層的孔隙,使混凝土表面變得密實,阻止混凝土內部水分蒸發,對混凝土起到保濕的作用。水玻璃養護劑的缺點是尚難于形成一層理想完整度的防水膜。有資料顯示,在30℃干旱地區使用此類養護劑,混凝土表面容易出現漁網狀開裂或疏松現象[1, 6, 8]。

(2)高分子成膜養護劑

高分子成膜養護劑是一類應用較為廣泛的保水型養護劑,包括乳液類和溶液類兩種?;炷兩街尚禿?,將其涂抹于混凝土表面,高分子顆粒聚攏形成一層不透水的薄膜,不僅具有良好的保濕和養護作用,而且有效地防止了水分蒸發時形成的毛細管通道,從而提高混凝土的強度[1, 8]。乳液類養護劑主要包括石蠟乳液和瀝青乳液等,此類養護劑存在性質不穩定、易留痕跡以及養護效果不佳等問題;溶液類包括氯丁橡膠、丙烯酸樹酯、乙烯類樹脂和過氧乙烯等,此類養護劑會對環境產生污染[9]。

在合成高分子乳液養護劑時引入具有超疏水性質的單體可有效降低膜的親水性,從而降低水分子在膜中的溶解和擴散速度,大大提高養護效果。

(3)高分子吸水樹脂養護劑

高分子吸水樹脂是一種新型高分子材料,可吸收比自身重幾十倍甚至幾百倍的水,一旦吸水膨脹形成水凝膠后,即使加壓也很難把水分分離出來,具有優良的保水性。高分子吸水樹脂養護劑一方面很難向空氣蒸發水分,另一方面又按毛細管原理向混凝土內部傳遞水分,因此,只要澆一次水,讓吸水樹脂表面固定水分,便可通過緩慢而不間斷的釋放來提供養護用水。

由此看來,與高分子乳液養護劑的保水作用不同的是,高分子吸水樹脂具有吸水養護功能。吸水樹脂養護劑主要適用于晝夜溫差較大的沙漠等地區,使混凝土一直保持在高濕度的環境中[1, 10]。

(4)無機物與高分子聚合物復合型養護劑

這類養護劑充分利用了無機物的滲透性和有機高分子的成膜保水性,成為近年來研究和應用的熱點。

2.2 滲透型養護劑

滲透型養護劑也稱非成膜型養護劑,主要成分為多羥基脂肪烴衍生物。這類養護劑噴涂在混凝土表面后,雖不能成膜,但由于它自身表面張力較低,可滲透于混凝土內部,阻止內部水分蒸發散失。滲透型養護劑的主要特點是與混凝土表面無化學作用,不影響混凝土后期裝飾和防護處理[11]。

3 養護劑對混凝土性能的影響

使用混凝土養護劑能有效提高混凝土的力學性能、減小干燥收縮并改善耐久性能[6]。

3.1養護劑對混凝土力學性能的影響

噴涂養護劑后混凝土的力學性能可得到極大提高,尤其在高溫條件下,養護劑對混凝土抗壓強度的提高作用更明顯。此時混凝土內部形成類似于高溫蒸養的養護環境,有利于水泥水化反應的進行,提高混凝土的力學性能。

3.2 養護劑對混凝土收縮的影響

混凝土在自然養護環境下的水分散失是其產生收縮的主要原因。當混凝土表面均勻噴涂一層養護劑后,其早期失水率就可得到有效控制,混凝土的收縮相應降低,體積穩定性提高,且隨著齡期的延長這種現象更明顯。

3.3 養護劑對混凝土耐久性能的影響

混凝土養護劑提高了混凝土的保水能力,促進混凝土中水泥水化反應的進行,增加早期水化產物數量,細化基體中毛細孔的孔徑,提高混凝土的密實度,從而改善混凝土的耐久性能。

(1)養護劑對混凝土抗碳化性能的影響

混凝土的碳化主要是由于空氣中的CO2氣體和水浸透到混凝土基體中,與其中的Ca(OH)2晶體反應,進而使混凝土中的堿含量降低,降低水化凝膠的穩定性,增加鋼筋銹蝕的危險。

噴涂養護劑后,CO2和H2O由空氣向混凝土中滲透的速率變慢,碳化深度減小,混凝土的抗碳化性能得到提高。因此,大摻合料混凝土在較高溫度下養護時,混凝土表面噴涂養護劑是非常有必要的。

(2)養護劑對混凝土抗滲性能的影響

如前所述,噴涂養護劑可提高混凝土的密實性,因此改善了混凝土的抗滲性,這種作用在干燥養護時體現地更明顯。

4 養護劑的使用注意事項

(1) 養護劑品種的選擇

養護劑的品種應根據混凝土結構特點和施工條件進行選擇。

(2) 養護劑的用量

養護劑單位平方米的用量與噴涂厚度有關,噴涂應保證混凝土表面成膜連續。噴涂過厚或噴灑面積過大不僅造成浪費,還會影響混凝土強度。

(3) 養護劑的噴涂方法

采用涂刷作業法時,使用油漆刷或涂料專用滾直接涂刷成膜,邊角或毛糙部位細致刷涂,以保證混凝土構筑物表面全封閉[2];采用噴灑作業法時,用噴霧器將養護劑溶液均勻噴灑在混凝土表面,按順序逐漸向前推進噴灑[8]。

(4) 養護劑的噴涂時間

養護劑的噴涂應在混凝土初凝且表面無泌水時立即進行。噴涂過早時成膜不易,容易造成成膜不連續,養護劑成分易被混凝土表面的自由水稀釋,進入混凝土表層會破壞水化結構,造成表面疏松,降低表面強度;噴涂太晚時,混凝土水分損失太多,容易產生裂縫。一般養護劑至少噴涂兩遍,第二遍噴涂的方向應與第一遍噴涂的方向垂直。

(5) 養護劑噴涂完畢的后續工作

養護劑噴涂完畢后要?;ず檬┕は殖?,待混凝土達到一定強度后方可繼續施工,若期間遇到下雨則應在雨后再次噴涂[6, 8]。

5 養護劑的應用實例

大型混凝土工程、海上混凝土工程、干旱氣候條件下的混凝土工程以及沙漠缺水地帶混凝土工程等,因工藝條件限制或缺乏質量符合標準的水源,難以保證混凝土的人工濕養護,必須采用養護劑對混凝土表面進行處理,以保證混凝土的強度發展并減少干燥收縮。

(1) 高性能養護劑在我國西部大開發重點工程項目之一—蘭州鐵路第二雙線中得到了成功應用,不僅節約了人工灑水養護的成本還解決了薄膜和高吸水性樹脂養護等導致的密封效果不佳等問題,噴涂了高性能養護劑的試件表面光滑、亮澤且無裂縫。現場養護情況如圖1所示[4]。


 
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