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混凝土养护是建筑施工中一个重要的环节

发布时间:2019/10/8  新闻类别:公司新闻 点击次数:167

混凝土养护是建筑施工中一个重要的环节。为了保证混凝土的工作性,混凝土的拌合用水量远超过水泥水化所需的量,混凝土置于自然环境(自然环境中空气相对湿度较低)中水分会逐渐蒸发散失,特别是水泥硬化初期产生较多的水化热,水分蒸发迅速,水泥水化随水分的蒸发而减缓,混凝土产生收缩应力,形成干缩裂缝和结构收缩,严重降低混凝土的力学性能和耐久性。因此需采取适宜的养护措施降低混凝土的水分蒸发,保证水泥水化的顺利进行,从而提高混凝土的力学性能、降低收缩并改善混凝土的耐久性[1,2]。

传统的混凝土养护方法包括蓄水养护、喷雾养护、湿覆盖物养护和塑料薄膜密封养护等。当前水资源日益紧张,许多地方特别是西部干旱、大风及缺水地区的施工用水已经严重缺乏,加之人工成本大幅提高,混凝土构件愈加复杂,传统养护方法已不能满足施工需求[3,4]。在这种情况下,混凝土养护剂被成功研制出来,将养护剂涂刷在混凝土表面,可以阻止水分蒸发和散失,极大地改善了混凝土的养护效果。目前,养护剂已在混凝土工程中得到了广泛的应用。

本文着重介绍混凝土养护剂的种类和养护机理,分析其对混凝土各项性能的影响,并归纳养护剂使用时应注意的事项,最后通过实例阐述混凝土养护剂在实际工程中的应用现状,并对混凝土养护剂未来的发展方向进行展望。

1 混凝土养护剂的定义及发展历程

根据我国建材行业标准JC 901-2002《水泥混凝土养护剂》的定义,水泥混凝土养护剂是一种喷洒或涂刷于混凝土表面,能在混凝土表面形成一层连续的不透水的密闭养护薄膜的乳液或高分子溶液[5]。

随着高性能混凝土的大量应用,养护剂越来越受到重视。混凝土养护剂最早由美国科学家在20世纪40年代初提出,随后,英国和日本等国家也相继研制出多种混凝土养护剂,并成功应用于实际施工工程。70年代,各国所用大部分养护剂的主要成分是含成膜物质的溶液,其中约含70%的有机溶剂。这种养护剂在混凝土表面成膜时其中的毒性有机溶剂挥发到大气中,危及生态环境,经济上也不合算。我国自70年代开始借鉴国外经验,着手开发混凝土养护剂。80年代,随着高效表面活性物质的大量生产,出现了以石蜡为基料的高浓度水乳液养护剂。这类产品无毒,原料易得,易于制成高分散度的乳液,养护性能好,德国、法国、挪威、俄罗斯、美国和日本等国都有其专利产品。其中,俄罗斯目前仍主要使用石蜡水乳液型养护剂。后来,又出现了胶乳型养护剂,如丁二烯-苯乙烯聚合物、丁苯橡胶和丙烯酸盐等,但这些成分价格昂贵,喷涂施工工艺也有问题(很易堵塞喷嘴和胶管),因而它们的应用也受到一定限制。我国在混凝土养护剂方面起步较晚,从90年代开始引进国外的喷洒养护剂技术,目前在道路路面、机场、桥梁、码头和水利工程等领域得到了广泛应用[1, 2, 6]。

2 混凝土养护剂的分类及作用机理

混凝土养护剂可分为成膜型和渗透型两种[7],不同种类养护剂的养护机理不尽相同。

2.1 成膜型养护剂

成膜型养护剂是指施作后能在混凝土表面形成一层密不透水的薄膜,从而避免水分由混凝土表面向外蒸发而对混凝土进行保湿养护的产品。成模型养护剂能有效降低混凝土的塑性收缩和开裂程度,用于干旱风沙地区的混凝土养护,具有明显的技术和经济优势[3]。

(1)水玻璃养护剂

以硅酸钠(nNa2O·SiO2)或硅酸钾(nK2O·SiO2)为主要成分,为透明的粘性液体。水玻璃养护剂价格低廉,喷涂在混凝土表面后可与水泥水化产生的氢氧化钙(表面1mm~3mm内)反应,形成胶状硅酸盐填充混凝土表层的孔隙,使混凝土表面变得密实,阻止混凝土内部水分蒸发,对混凝土起到保湿的作用。水玻璃养护剂的缺点是尚难于形成一层理想完整度的防水膜。有资料显示,在30℃干旱地区使用此类养护剂,混凝土表面容易出现渔网状开裂或疏松现象[1, 6, 8]。

(2)高分子成膜养护剂

高分子成膜养护剂是一类应用较为广泛的保水型养护剂,包括乳液类和溶液类两种。混凝土浇筑成型后,将其涂抹于混凝土表面,高分子颗粒聚拢形成一层不透水的薄膜,不仅具有良好的保湿和养护作用,而且有效地防止了水分蒸发时形成的毛细管通道,从而提高混凝土的强度[1, 8]。乳液类养护剂主要包括石蜡乳液和沥青乳液等,此类养护剂存在性质不稳定、易留痕迹以及养护效果不佳等问题;溶液类包括氯丁橡胶、丙烯酸树酯、乙烯类树脂和过氧乙烯等,此类养护剂会对环境产生污染[9]。

在合成高分子乳液养护剂时引入具有超疏水性质的单体可有效降低膜的亲水性,从而降低水分子在膜中的溶解和扩散速度,大大提高养护效果。

(3)高分子吸水树脂养护剂

高分子吸水树脂是一种新型高分子材料,可吸收比自身重几十倍甚至几百倍的水,一旦吸水膨胀形成水凝胶后,即使加压也很难把水分分离出来,具有优良的保水性。高分子吸水树脂养护剂一方面很难向空气蒸发水分,另一方面又按毛细管原理向混凝土内部传递水分,因此,只要浇一次水,让吸水树脂表面固定水分,便可通过缓慢而不间断的释放来提供养护用水。

由此看来,与高分子乳液养护剂的保水作用不同的是,高分子吸水树脂具有吸水养护功能。吸水树脂养护剂主要适用于昼夜温差较大的沙漠等地区,使混凝土一直保持在高湿度的环境中[1, 10]。

(4)无机物与高分子聚合物复合型养护剂

这类养护剂充分利用了无机物的渗透性和有机高分子的成膜保水性,成为近年来研究和应用的热点。

2.2 渗透型养护剂

渗透型养护剂也称非成膜型养护剂,主要成分为多羟基脂肪烃衍生物。这类养护剂喷涂在混凝土表面后,虽不能成膜,但由于它自身表面张力较低,可渗透于混凝土内部,阻止内部水分蒸发散失。渗透型养护剂的主要特点是与混凝土表面无化学作用,不影响混凝土后期装饰和防护处理[11]。

3 养护剂对混凝土性能的影响

使用混凝土养护剂能有效提高混凝土的力学性能、减小干燥收缩并改善耐久性能[6]。

3.1养护剂对混凝土力学性能的影响

喷涂养护剂后混凝土的力学性能可得到极大提高,尤其在高温条件下,养护剂对混凝土抗压强度的提高作用更明显。此时混凝土内部形成类似于高温蒸养的养护环境,有利于水泥水化反应的进行,提高混凝土的力学性能。

3.2 养护剂对混凝土收缩的影响

混凝土在自然养护环境下的水分散失是其产生收缩的主要原因。当混凝土表面均匀喷涂一层养护剂后,其早期失水率就可得到有效控制,混凝土的收缩相应降低,体积稳定性提高,且随着龄期的延长这种现象更明显。

3.3 养护剂对混凝土耐久性能的影响

混凝土养护剂提高了混凝土的保水能力,促进混凝土中水泥水化反应的进行,增加早期水化产物数量,细化基体中毛细孔的孔径,提高混凝土的密实度,从而改善混凝土的耐久性能。

(1)养护剂对混凝土抗碳化性能的影响

混凝土的碳化主要是由于空气中的CO2气体和水浸透到混凝土基体中,与其中的Ca(OH)2晶体反应,进而使混凝土中的碱含量降低,降低水化凝胶的稳定性,增加钢筋锈蚀的危险。

喷涂养护剂后,CO2和H2O由空气向混凝土中渗透的速率变慢,碳化深度减小,混凝土的抗碳化性能得到提高。因此,大掺合料混凝土在较高温度下养护时,混凝土表面喷涂养护剂是非常有必要的。

(2)养护剂对混凝土抗渗性能的影响

如前所述,喷涂养护剂可提高混凝土的密实性,因此改善了混凝土的抗渗性,这种作用在干燥养护时体现地更明显。

4 养护剂的使用注意事项

(1) 养护剂品种的选择

养护剂的品种应根据混凝土结构特点和施工条件进行选择。

(2) 养护剂的用量

养护剂单位平方米的用量与喷涂厚度有关,喷涂应保证混凝土表面成膜连续。喷涂过厚或喷洒面积过大不仅造成浪费,还会影响混凝土强度。

(3) 养护剂的喷涂方法

采用涂刷作业法时,使用油漆刷或涂料专用滚直接涂刷成膜,边角或毛糙部位细致刷涂,以保证混凝土构筑物表面全封闭[2];采用喷洒作业法时,用喷雾器将养护剂溶液均匀喷洒在混凝土表面,按顺序逐渐向前推进喷洒[8]。

(4) 养护剂的喷涂时间

养护剂的喷涂应在混凝土初凝且表面无泌水时立即进行。喷涂过早时成膜不易,容易造成成膜不连续,养护剂成分易被混凝土表面的自由水稀释,进入混凝土表层会破坏水化结构,造成表面疏松,降低表面强度;喷涂太晚时,混凝土水分损失太多,容易产生裂缝。一般养护剂至少喷涂两遍,第二遍喷涂的方向应与第一遍喷涂的方向垂直。

(5) 养护剂喷涂完毕的后续工作

养护剂喷涂完毕后要保护好施工现场,待混凝土达到一定强度后方可继续施工,若期间遇到下雨则应在雨后再次喷涂[6, 8]。

5 养护剂的应用实例

大型混凝土工程、海上混凝土工程、干旱气候条件下的混凝土工程以及沙漠缺水地带混凝土工程等,因工艺条件限制或缺乏质量符合标准的水源,难以保证混凝土的人工湿养护,必须采用养护剂对混凝土表面进行处理,以保证混凝土的强度发展并减少干燥收缩。

(1) 高性能养护剂在我国西部大开发重点工程项目之一—兰州铁路第二双线中得到了成功应用,不仅节约了人工洒水养护的成本还解决了薄膜和高吸水性树脂养护等导致的密封效果不佳等问题,喷涂了高性能养护剂的试件表面光滑、亮泽且无裂缝。现场养护情况如图1所示[4]。


 
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