熊 文 胡 洋 吳 鑫 段汶宏

（四川華西綠舍建材有限公司）

0 引言

混凝土是目前最大宗的土木工程材料，一般來說，混凝土材料的性能優(yōu)劣不僅與原材料和配合比設(shè)計有關(guān)，還與澆筑后混凝土結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護效果緊密相關(guān)。養(yǎng)護不及時會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部的自由水分蒸發(fā)從而影響水泥顆粒的正常水化，進而導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)表層裂縫、基體強度降低等問題[1]。而良好的養(yǎng)護可以保證膠凝材料更好地水化以促進混凝土獲得較好的強度性能以及耐久性能[2]。目前，混凝土的養(yǎng)護方式多種多樣，在工程中一般采用灑水養(yǎng)護、薄膜覆蓋養(yǎng)護以及覆蓋土工布養(yǎng)護等方法[3]。以上養(yǎng)護方式在一定程度上解決了混凝土表面裂縫的產(chǎn)生以及表層粉化等現(xiàn)象，但是同時也存在費時費力、養(yǎng)護成本高、養(yǎng)護不徹底等缺點[4]。

無論采用何種養(yǎng)護方式，其根本的目的在于保證混凝土在一定的濕度條件下正常水化。因此，研究者提出了使用養(yǎng)護劑用于混凝土養(yǎng)護。目前，混凝土養(yǎng)護劑主要包括水玻璃類、乳液類、有機溶劑類、有機無機復(fù)合類四種[5]。由于養(yǎng)護效果不佳以及安全性低，水玻璃類以及有機溶劑類養(yǎng)護劑已經(jīng)逐漸被市場淘汰。近年來，由于操作方便、安全無毒，乳液型混凝土養(yǎng)護劑開始被越來越多的工程接受和青睞。但是養(yǎng)護劑的乳液種類繁多，養(yǎng)護效果也好壞不一，養(yǎng)護效果也很難被保證。本試驗首先研究了不同種類養(yǎng)護劑乳液對混凝土表面回彈值、表面碳化深度以及基體抗壓強度的影響，然后通過在養(yǎng)護劑中摻入表面活性劑以改善乳液的表面張力從而提升其養(yǎng)護效果，最終得到了具有良好養(yǎng)護效果的新型混凝土養(yǎng)護劑。

1 試驗原材料及方法

1.1 原材料

本研究制備新型混凝土養(yǎng)護劑的原材料主要包括純丙乳液、硅丙乳液、醋丙乳液、石蠟乳液、VAE 乳液以及十二烷基硫酸鈉（SDS）、FCF-1 型氟碳類表面活性劑。

水泥：本實驗采用峨勝P·O 42.5R 級水泥，其基本物化指標(biāo)如表1 所示。

表1 水泥基本物化指標(biāo)

礦物摻合料：試驗采用S95 級礦粉、風(fēng)選Ⅰ級粉煤灰作為礦物摻合料。

細骨料：人工砂，細度模數(shù)為2.6。

粗骨料：5～25mm 連續(xù)級配碎石。

外加劑：復(fù)合型高效減水劑。

1.2 試驗方法

本試驗主要通過測定養(yǎng)護劑乳液在疏水PVC 薄膜上的接觸角變化來表征其表面張力的變化。選擇研究的混凝土為目前工程中最常使用的C30 等級混凝土，其配合比如表2 所示。

表2 C30 混凝土配合比

首先，按照以上配合比拌制混凝土，用150mm×150mm×150mm 的塑料試模成型1d 后脫模，脫模后用高壓霧化器將實驗配制的養(yǎng)護劑乳液噴灑在混凝土試件表面，噴灑時要注意噴灑均勻，養(yǎng)護劑用量控制在0.2kg/m2。然后，將經(jīng)過養(yǎng)護劑處理的試件置于自然環(huán)境中養(yǎng)護28d，用于后續(xù)表面回彈值、表面碳化深度以及混凝土抗壓強度的測試。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 表面活性劑對養(yǎng)護劑表面張力的影響

為研究表面活性劑對養(yǎng)護劑乳液表面張力的影響，主要選擇了十二烷基硫酸鈉和FCF-1 型氟碳類表面活性劑兩種表面活性劑摻入純丙乳液中，摻量為0.5%。摻入兩種表面活性劑后，純丙乳液在疏水PVC 薄膜上的接觸角變化如圖1 所示。由圖1 可知，加入表面活性劑后，養(yǎng)護劑乳液的接觸角明顯變小。通過圖像分析表明，未加入表面活性劑時，乳液的接觸角為101°；當(dāng)摻入0.5%的十二烷基硫酸鈉后，乳液的接觸角減小為39°；當(dāng)摻入0.5%的FCF-1 型氟碳類表面活性劑后，乳液的接觸角減小到20°。由此可見，表面活性劑可以顯著改善養(yǎng)護劑乳液的表面張力，尤其以氟碳類的表面活性劑的效果最為明顯。

圖1 表面活性劑對養(yǎng)護劑乳液表面張力的影響

2.2 強度性能

2.2.1 養(yǎng)護劑乳液種類對強度性能的影響

使用不同種類養(yǎng)護劑乳液后，混凝土表面回彈值以及混凝土基體強度的變化分別如圖2 所示。由圖2（a）可知，不同種類的養(yǎng)護劑乳液對混凝土的表面回彈值影響不一致。其中，使用純丙乳液可以提高混凝土的表面回彈值，而使用醋丙乳液對混凝土的表面回彈值會造成一定的負面作用。此外，使用硅丙乳液、石蠟乳液以及VAE 乳液幾乎不會影響混凝土的表面回彈值。值得注意的是，使用純丙乳液可以使表面回彈值增加1.0，使用醋丙乳液使表面回彈值降低0.5。由此可見，使用各類養(yǎng)護劑乳液對混凝土的表面回彈值影響較小。

由圖2（b）可知，使用不同養(yǎng)護劑乳液后，混凝土基體抗壓強度變化較為明顯。各類養(yǎng)護劑都可以不同程度地增加混凝土基體抗壓強度。其中，以VAE 乳液的養(yǎng)護效果最佳，未使用養(yǎng)護劑的空白組混凝土28d 強度為29.5MPa，而使用VAE 乳液后，28d 強度為32.6MPa，提升了3.1MPa；其次為純丙乳液，可以提升混凝土強度2.8MPa；再次為石蠟乳液和硅丙乳液，分別可以提升2.4MPa 和1.7MPa；此外，使用醋丙乳液后，混凝土28d強度幾乎不變，由此可見，醋丙乳液對混凝土的養(yǎng)護效果較弱。使用以上乳液作為養(yǎng)護劑可以不同程度地提升自然養(yǎng)護條件下的混凝土強度。其主要原因是將高分子乳液噴曬到剛拆模的混凝土表面后，養(yǎng)護劑會在混凝土表面形成一層均勻的乳液水膜，經(jīng)過自然蒸發(fā)后在混凝土表面形成一層連續(xù)均勻的高分子薄膜，在自然養(yǎng)護的條件下，該層薄膜可以在一定程度上阻止混凝土內(nèi)部孔隙中的自由水份揮發(fā)，更好地促進混凝土內(nèi)部水化，從而使混凝土基體的抗壓得到增強。

圖2 不同種類養(yǎng)護劑乳液對強度性能的影響

2.2.2 表面活性劑對強度性能的影響

在養(yǎng)護劑乳液中加入表面活性劑可以顯著改善乳液的表面張力特性。在VAE 乳液中摻入0.5%的表面活性劑后對混凝土表面回彈值以及基體抗壓強度的影響分別如圖3 所示。由圖3（a）可知，在VAE 乳液中摻入表面活性劑后用于混凝土養(yǎng)護，對混凝土表面回彈值的影響較小。由圖3（b）可知，在VAE 乳液中摻入表面活性劑后用于混凝土養(yǎng)護可以較為顯著地改善混凝土基體抗壓強度。VAE 乳液直接用于混凝土養(yǎng)護時，混凝土試件的抗壓強度為32.6MPa；當(dāng)VAE 乳液中摻入0.5%的十二烷基硫酸鈉后用于混凝土養(yǎng)護時，混凝土試件的基體抗壓強度為33.8MPa；當(dāng)VAE 乳液中摻入0.5%的FCF-1 后用于混凝土養(yǎng)護時，混凝土試件的基體抗壓強度達到了35.1MPa。由此可知，在養(yǎng)護劑乳液中摻入一定的表面活性劑可以提升養(yǎng)護劑的養(yǎng)護效果。

圖3 表面活性劑對強度性能的影響

結(jié)合上文可知，摻入表面活性劑后，養(yǎng)護劑乳液的表面張力明顯減小。由于表面張力減小，當(dāng)養(yǎng)護劑噴灑到混凝土表面后，更容易通過混凝土表面毛細孔的毛細作用進入到混凝土表面孔隙內(nèi)，當(dāng)水分蒸發(fā)后，養(yǎng)護劑可以在混凝土表面毛細孔內(nèi)形成高分子薄膜，由此起到封閉表面毛細孔以及更好地阻止混凝土內(nèi)部孔隙中的自由水分揮發(fā)的作用。因此，表面活性劑的摻入可以更好地促進養(yǎng)護劑乳液對混凝土的保水養(yǎng)護作用。

2.3 表面碳化性能

混凝土經(jīng)過不同養(yǎng)護劑乳液以及摻0.5%表面活性劑的VAE 乳液養(yǎng)護后，表面碳化深度變化如圖4 和圖5所示。由圖4 可知，使用純丙乳液以及VAE 乳液作為養(yǎng)護劑時，表面碳化深度分別降低了0.37mm 和0.33mm，使用硅丙乳液以及醋丙乳液作為養(yǎng)護劑時，表面碳化深度有所增加，分別增加了0.33mm 和0.28mm。此外，從圖中還可以看到，使用石蠟乳液作為養(yǎng)護劑對混凝土的表面碳化深度影響較小。由圖5 可知，在養(yǎng)護劑乳液中加入表面活性劑用于混凝土養(yǎng)護基本不會對混凝土的碳化深度造成影響。

圖4 不同種類養(yǎng)護劑乳液對混凝土表面碳化深度的影響

圖5 表面活性劑對表面碳化深度的影響

3 結(jié)論

本試驗主要探究了表面活性劑對養(yǎng)護劑乳液表面張力的影響以及各類養(yǎng)護劑乳液和摻有表面活性劑的養(yǎng)護劑乳液對混凝土的養(yǎng)護效果，最終得到了具有良好養(yǎng)護效果的新型混凝土養(yǎng)護劑。通過研究，主要可以得到以下結(jié)論：

⑴在養(yǎng)護劑乳液中摻入0.5%的十二烷基硫酸鈉或者FCF-1 型氟碳表面活性劑可以顯著減小乳液的表面張力，其中以FCF-1 型氟碳表面活性劑的效果最佳。同時，在乳液中加入FCF-1 后也可以很好地提升混凝土的抗壓強度。

⑵使用VAE 乳液可以較好地提升抗壓強度，但是對表面回彈值增加無有益效果。而使用純丙乳液不僅可以提升抗壓強度，還可以對表面回彈值的增加有一定效果。此外，使用純丙乳液作為養(yǎng)護劑還可以在一定程度上降低混凝土表面碳化深度。

⑶在純丙乳液中摻入0.5%的FCF-1 型氟碳表面活性劑作為混凝土養(yǎng)護劑可以達到較好的養(yǎng)護效果。