于麗波，李玉亮，吳嘉偉

(南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院，江蘇 南京 211156)

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道路工程

混凝土養(yǎng)護劑研究初探

于麗波，李玉亮，吳嘉偉

(南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院，江蘇 南京 211156)

混凝土養(yǎng)護劑在國內(nèi)應(yīng)用還不廣泛，但隨著水資源日趨匱乏以及對環(huán)境保護和人力資源價值重視程度的日益提高，未來有廣闊的應(yīng)用空間。試驗以水玻璃和氫氧化鈣為基礎(chǔ)材料配置6組養(yǎng)護劑，并將試塊在浸泡養(yǎng)護、覆膜養(yǎng)護、自然養(yǎng)護、標準養(yǎng)護和噴灑養(yǎng)護五種養(yǎng)護條件下進行養(yǎng)護。通過測試試塊的抗壓強度、抗碳化能力和保水率來檢驗養(yǎng)護效果。結(jié)果表明A2型、A5型養(yǎng)護效果良好，可以應(yīng)用到非承重的混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護中。

養(yǎng)護劑；抗壓強度；碳化；保水率

0 引 言

混凝土是現(xiàn)代土木工程中用量最大，應(yīng)用最廣的建筑材料。在混凝土施工過程中，養(yǎng)護是其中非常重要的環(huán)節(jié)。目前的養(yǎng)護方法包含蓄水養(yǎng)護，覆蓋物養(yǎng)護，塑料薄膜密封養(yǎng)護，噴霧養(yǎng)護和養(yǎng)護劑養(yǎng)護。隨著水資源日趨匱乏以及對環(huán)境保護和人力資源價值重視程度的日益提高，再加上混凝土表面養(yǎng)護面積越來越大、構(gòu)件越來越復(fù)雜，使用傳統(tǒng)的養(yǎng)護方法不僅費時、費工和浪費資源，而且使工程造價大幅度提高，造成環(huán)境污染，很難滿足現(xiàn)代混凝土施工的要求。

因此，開展新型混凝土養(yǎng)護劑的研制具有非常重要的現(xiàn)實意義和工程應(yīng)用價值。美國科學(xué)家在上世紀40年代初首先提出“化學(xué)養(yǎng)生法”并且開始研制和使用混凝土養(yǎng)護劑。

緊隨其后，日本、英國等幾個國家也陸續(xù)開始研制并使用混凝土養(yǎng)護劑。我國對混凝土養(yǎng)護劑的研究起步較晚，從上世紀70年代末才開始研究。直到2003 年才頒布了由中國建筑材料科學(xué)研究院和交通部公路科學(xué)研究所制定的《水泥混凝土養(yǎng)護劑》標準 JC901-2002。我國對混凝土養(yǎng)護劑的使用也是近十幾年的事情。國內(nèi)主要使用的養(yǎng)護劑有成膜型和非成膜型。成膜型主要包括乳液類、水玻璃類、樹脂類和復(fù)合類。

目前，國內(nèi)對混凝土養(yǎng)護劑的生產(chǎn)及應(yīng)用還不廣泛，很多品種僅限于實驗研究中。主要原因可能是：(1)國內(nèi)自主生產(chǎn)的養(yǎng)護劑的保水率普遍不高，僅有2/3的產(chǎn)品保水率達到 75%，遠低于國外標準的 90%。(2)混凝土養(yǎng)護劑還沒有被工程界廣泛應(yīng)用和認識，人們對養(yǎng)護劑的優(yōu)勢和對施工的重要作用認識不夠。(3)價格因素的限制，飲用水的價格較低廉，施工簡便，養(yǎng)護劑要么工序繁雜，施工細節(jié)不容易把握，要么價格較高，對環(huán)境有污染。因此，還需繼續(xù)研制。

1 實 驗

1.1 實驗方案

實驗采用中聯(lián)普通硅酸鹽水泥P·O32.5配制C30混凝土，試塊尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，以水玻璃和飽和石灰水為基礎(chǔ)材料，添加多種化學(xué)試劑配制6種養(yǎng)護劑，編號分別為A1、A2、A3、A4、A5、A6。主要成分如表1所示。

表1 養(yǎng)護劑的基本組成

1.2 試驗方法

試件制作好24 h后脫模，將試件分別用A1～A6和水共7種養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護，養(yǎng)護條件為自然養(yǎng)護(在室外不做特殊處理)、浸泡養(yǎng)護(浸泡在養(yǎng)護溶液中)、覆膜養(yǎng)護(養(yǎng)護劑濕潤后用塑料薄膜包裹)、標準養(yǎng)護(僅指在標準養(yǎng)護箱中，用水養(yǎng)護)，噴灑養(yǎng)護(每兩天噴灑一次，每次60 ml濕潤六個面)共5種條件下進行。對不同養(yǎng)護劑不同條件下的試件進行7 d、14 d、28 d的抗壓實驗、3 d、7 d、14 d、28 d的抗碳化實驗和保水性試驗。

2 實驗數(shù)據(jù)

2.1 抗壓強度實驗

抗壓強度是評定混凝土質(zhì)量的重要依據(jù)，實驗采用WA-1000A 型微機屏顯電液式萬能試驗機進行，結(jié)果如下表2、表3、表4所示。

表2 各養(yǎng)護條件混凝土試塊7 d抗壓強度(單位:MPa)

表3 各養(yǎng)護條件混凝土試塊14 d抗壓強度(單位:MPa)

表4 各養(yǎng)護條件混凝土試塊28 d抗壓強度(單位:MPa)

由上表2～4數(shù)據(jù)可知，自然養(yǎng)護和覆膜養(yǎng)護的強度值偏低，浸泡養(yǎng)護和噴灑養(yǎng)護抗壓強度較高，分析原因一方面是因為這兩種養(yǎng)護方式提供了較充足的供水化反應(yīng)的水，因此強度相對較高，另一方面是水玻璃基養(yǎng)護劑可以作為成膜劑，能夠覆蓋在混凝土表面形成很薄的覆蓋層，減少水分的揮發(fā)，對保證混凝土的充分水化有利。同時硅酸鈉(鉀)還可以與混凝土里面的鈣離子發(fā)生反應(yīng)，生成硅酸鈣沉淀，反應(yīng)產(chǎn)物可以填充混凝土內(nèi)部孔隙，使混凝土更加密實，提高混凝土的強度。用飽和石灰水制作的養(yǎng)護劑，可以發(fā)現(xiàn)試塊表面有白色物質(zhì)，分析原因可能是由于噴灑的飽和石灰水會與空氣中的二氧化碳進行反應(yīng)，生成碳酸鈣，在試塊表面形成一層保護層，能有效的防止試塊內(nèi)部的水分流失，對填充空隙及保持水分有積極作用。6組養(yǎng)護劑中A2、A5縱橫向比較表現(xiàn)效果最好。

2.2 抗碳化實驗

從抗壓強度實驗結(jié)果可知噴灑養(yǎng)護的抗壓強度值相對較高，因此各組取噴灑養(yǎng)護28 d的試塊進行碳化實驗，將試塊放入HTX-12X 微電腦混凝土碳化試驗箱中，分別測定3 d、7 d、14 d、28 d的碳化深度實驗結(jié)果如圖1所示。

圖1 不同養(yǎng)護劑噴灑養(yǎng)護下試件的碳化深度對比

由圖1可知，除A6外其余用養(yǎng)護劑養(yǎng)護的試塊的抗碳化能力都好于用水養(yǎng)護的試塊。A6養(yǎng)護試塊的抗壓強度也是7組當(dāng)中最小的，兩個實驗結(jié)果吻合。其中A5養(yǎng)護的試件抗碳化能力最好。

2.3 保水性試驗

通過對比不同養(yǎng)護劑養(yǎng)護試塊的保水性能，來評測養(yǎng)護劑的使用效果，同時觀察其是否具備長效性。采用環(huán)境實驗箱，控制箱內(nèi)溫度 38±2 ℃；風(fēng)速 0.5±0.2 m/s；濕度：32±3%，實驗結(jié)果如下表5所示。

表5 養(yǎng)護劑有效保水率(%)

通過實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，A1～A6養(yǎng)護劑的保水率只有50%～60%左右，但是現(xiàn)有國內(nèi)的水玻璃基養(yǎng)護劑保水率一般只有40%左右，遠遠達不到《水泥混凝土養(yǎng)護劑》 JC 901-2002 中規(guī)定的合格品70%以上(一級品90%以上)的保水率，本實驗采用的水玻璃基養(yǎng)護劑已經(jīng)有了很大的突破。分析原因可能是一方面由于養(yǎng)護劑中摻入了三乙醇胺、丙三醇成分，其常用于化妝品當(dāng)中，具有保濕保水的功能；另一方面噴灑在其表面的硅酸鈉、硅酸鉀、氫氧化鈣與混凝土孔溶液中的離子或者空氣中的二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，在試塊表面形成一層薄膜，沉積物填充了空隙，有效阻止了水分的散失。

3 結(jié) 論

從6組養(yǎng)護劑與水養(yǎng)護試塊的抗壓強度、抗碳化性能以及保水性對比，通過實驗數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)護劑養(yǎng)護的混凝土試塊早期強度差別并不明顯，但28 d強度基本都能達到標準養(yǎng)護的 90%，有些甚至更好。但試塊的抗碳化能力(除A6外)更好于水養(yǎng)護下的試塊。盡管保水率與規(guī)范要求還有點差距，但已經(jīng)好于同種類型的多數(shù)產(chǎn)品，其中A2、A5養(yǎng)護劑從抗壓強度、抗碳化能力、及保水性方面表現(xiàn)都好于其他組，可以應(yīng)用到非承重的混凝土結(jié)構(gòu)養(yǎng)護中。

[1] 錢覺時，唐祖全，盧忠遠，等譯.混凝土設(shè)計與控制[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2005.

[2] 王耿,范圣強,高陽,等.國內(nèi)混凝土養(yǎng)護劑的最新研究進展[J].上海涂料,2005,(3)：16-19.

[3] 宋朝陽.混凝土養(yǎng)護劑及其應(yīng)用[J].科學(xué)理論,2003,(5):208.

2016-02-15

于麗波(1981-)，女，講師。

U214

C

1008-3383(2016)11-0001-02