內養護劑的初步試驗研究

鄭琨鵬，何琳，孫振平，劉連軍，何元杰

(1. 同濟大學先進土木工程材料教育部重點實驗室, 上海 200092；2.中天建設集團有限公司第七建設公司，廣州 500091；3. 廣東惠州紅墻新材料股份有限公司，惠州 516127)

內養護劑的初步試驗研究

鄭琨鵬1，何琳2，孫振平1，劉連軍3，何元杰3

(1. 同濟大學先進土木工程材料教育部重點實驗室, 上海 200092；2.中天建設集團有限公司第七建設公司，廣州 500091；3. 廣東惠州紅墻新材料股份有限公司，惠州 516127)

本文研制了一種混凝土內養護劑，就內養護劑對混凝土相關性能的影響進行了初步試驗研究。結果表明，保持相同流動性情況下，單摻內養護劑會增加混凝土用水量，一定程度上降低了混凝土的絕對強度，但將內養護劑與減水劑復配使用，則可在保持流動性相同的情況下，降低用水量，提高強度，并取得更好的保水和養護效果。

內養護劑；流動度；保水性；強度

混凝土澆筑完成后的養護需要淡水，但在淡水資源嚴重缺乏的地區，如廣東、福建等，往往難以保證對混凝土進行充分的水養護，致使其強度增長不夠，產生裂縫，以致耐久性嚴重下降。雖然可通過在混凝土表面涂刷（噴涂）養護劑的方式提高混凝土澆筑后的保水性能，使混凝土內部膠凝材料較充分水化而達到設計強度，但由于當前我國建筑行業正處于飛速發展時期，施工現場的施工制度不完善，部分施工人員操作技能不達標且缺乏責任心，涂刷（噴涂）養護劑造成成本大幅上漲及某些混凝土部位表面并不適合使用養護劑等因素，導致養護劑的實際應用面不廣，應用效果不盡人意。市場需要一種既能最大限度地降低施工難度和施工成本，簡化施工工序，同時又能提高混凝土養護期間保水性能和強度增長效率的養護劑。

混凝土內養護劑是一種新型的養護劑，在混凝土拌制時直接摻入混凝土中使用，方法簡單，摻加量較小，可明顯地提高混凝土保水性，大大降低了施工成本，是傳統養護劑必要的補充產品。

本文就所開發研制的內養護劑進行混凝土性能試驗。研究了內養護劑單摻及與減水劑復摻情況下對混凝土流動性、強度的影響，并對比在標準養護條件及干燥養護條件下，單獨使用內養護劑、內養護劑與減水劑復摻對混凝土強度發展的影響。

1 原材料和試驗方法

1.1 原材料

水泥采用海螺水泥集團安徽銅陵產P·O 42.5R水泥。細集料采用細度模數2.7的中砂。粗集料采用5～20mm連續級配碎石，水洗后含泥量為0。拌合水為自來水，符合JGJ63-2006 《混凝土用水標準》。內養護劑采用課題組研制的產品(ICA)，主要成分為改性淀粉醚，減水劑為萘系減水劑(NSF)，通過ICA與NSF復配，得到兩種復合型內養護劑(RW-A和RW-B)，其中RW-A中減水劑含量較少，而RW-B中減水劑含量較多。

1.2 試驗方法

試驗參照GB8076-2008 《混凝土外加劑》，JC901-2002《混凝土養護劑》及GB/T 50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法》等標準進行?；炷了嘤昧?30kg/m3，砂率38%，基準混凝土和受檢混凝土坍落度均控制為(80±10)mm。在制備混凝土拌合物時，將內養護劑與混凝土其它原材料一起攪拌，直到達到所要求的坍落度即可?；炷猎嚰叽鐬?00mm×100mm×100mm，24h拆模后，分別移入標準養護室或所設定干燥養護環境中進行養護。

表1 內養護劑對混凝土用水量的影響

2 結果與討論

2.1 內養護劑對混凝土用水量和強度的影響

表1為保持相同坍落度情況下，NSF以及 ICA，RW-A和RW-B三種內養護劑對混凝土用水量的影響情況。

從表1可見，單摻內養護劑ICA，在坍落度保持相同情況下，混凝土用水量增加4.3%；ICA與少量減水劑復摻，可使混凝土用水量不變情況下，流動性比單摻ICA時有所改善；而當ICA與較多NSF復摻時，混凝土用水量可有一定程度的降低。試驗中還發現，不摻內養護劑的混凝土有一定泌水現象，泌水率為4.0%，而摻加內養護劑的三組混凝土，均無任何泌水現象發生，拌合物粘聚性良好。

表2是對表1中五種混凝土拌合物成型試件標準養護后的強度測試結果。

表2 混凝土試件標準養護下7d和28d抗壓強度

從表2可以看出，在固定坍落度情況下，由于摻加ICA和RW-A型內養護劑(帶入混凝土中的NSF只有水泥重量的0.1%)，均使得混凝土拌合物用水量增加，W/C增大，導致標準養護條件下A、B兩組混凝土試件7d和28d抗壓強度低于基準混凝土。而摻加RW-B型內養護劑(帶入混凝土中的NSF為水泥重量的0.5%)的混凝土拌合物可以在保持坍落度相同條件下，減少混凝土用水量、降低W/C，使標準養護條件下的D組混凝土試件7d和28d抗壓強度均比基準混凝土高(7d提高26.9%，28d提高12.6%)。但從表2看出，若單純摻加0.5%的NSF，混凝土的減水率為13.8%，C組混凝土較基準混凝土而言，7d和28d抗壓強度分別提高40.0%和23.1%。因此可見，即使改性淀粉醚ICA與NSF復合摻加，其減水效果和增強效果也比單摻NSF時差。

內養護劑的主要組分為高吸水性的改性淀粉醚，它從一開始就發揮作用吸收拌合物中自由水，故單純摻加內養護劑ICA和摻加由少量減水組分和改性淀粉醚復合而成的RW-A型內養護劑，均會引起混凝土用水量增多，對混凝土強度發展不利。但RW-B型內養護劑由于其中減水組分比例較大，可以消除因高吸水性物質造成的不利影響，可在保持相同坍落度情況下，一定程度上降低用水量，減小W/C，從而提高混凝土強度。

2.2 內養護劑對干燥養護條件下混凝土強度的影響

眾所周知，在標準養護條件下，對比摻內養護劑混凝土與不摻者的強度發展，是無法檢驗內養護劑的使用效果的。前已述及，摻內養護劑的主要目的在于減少混凝土澆筑后拆模和暴露于干空氣中的失水，保證混凝土內部膠凝材料有良好的水化濕環境，防止開裂，利于強度發展。

試驗按照JC901-2002《混凝土養護劑》標準，測定了表1中所列五組混凝土拌合物成型的試件置于干燥環境(溫度(20+2)℃，相對濕度50%+5%)中養護后的強度，并與標準養護強度進行了對比。試驗結果如表3和表4。

表3 混凝土試件在標準養護和干燥養護條件下的抗壓強度

表4 干燥養護條件與標準養護條件下的強度比(干燥-標準強度比*)

從表3可見，干燥養護的確會造成基準混凝土試件強度的降低，基準混凝土7d和28d的干燥-標準強度比值分別為0.86和0.80；摻加三種內養護劑的A,B和D三組混凝土試件，盡管在干燥養護條件下的強度與標準養護相比有所下降，但下降的幅度較低，三組混凝土28d時的干燥-標準強度比高達0.92，0.92和 0.98。

而單摻萘系減水劑NSF的C組混凝土，若在干燥條件下養護，28d抗壓強度甚至與7d抗壓強度相比有所下降，這可能是試件長時間干燥，引起了微裂紋所致。摻減水劑的混凝土本來水灰比就低，加之毛細孔直徑較小，水分蒸發引起的收縮率大，28d強度更難保證，這可能也是當前許多工程由于不注重潮濕養護而出現強度不增長，甚至出現倒縮的原因所在。

從絕對抗壓強度來看，雖然摻加內養護劑ICA和RW-A會因增加混凝土用水量而影響強度，但摻加這兩種內養護劑的混凝土在干燥養護條件下的28d抗壓強度仍稍高于干燥養護條件下的基準混凝土。對于摻加RW-B的混凝土來說，即使干燥養護，其28d抗壓強度也比基準混凝土標準養護提高9.2%，表現出良好的增強和內養護作用。干燥養護條件下，與單摻NSF的混凝土相比，摻加RW-B的混凝土也表現出良好的性能，其7d抗壓強度接近于前者，但28d抗壓強度卻比前者提高7.4%。

混凝土內養護劑的主要成分為高吸水性物質。高吸水性物質如改性淀粉等將混凝土拌合物中的自由水吸附于自身分子內部，從而減小自由水通過混凝土毛細孔的蒸發量，減少自由水分的流失。隨著水化反應的進行，水泥顆粒周圍的自由水不斷被消耗，高吸水性物質將釋放出其吸附的自由水供水泥顆粒進行繼續水化，保證養護期間水分的充足，避免混凝土在養護期間因水分不足引起后期強度增長幅度減小，甚至出現開裂現象而導致耐久性嚴重降低。將適量減水劑與高吸水性物質復配制備內養護劑是為了補償由于添加高吸水性物質引起的混凝土用水量增加的問題，改善混凝土的和易性，提高混凝土強度的同時使得混凝土更易于拌合澆筑。

混凝土內養護劑作用機理獨特，使用方法簡單，只需在混凝土拌合時按設計摻量摻入即可。在摻內養護劑的混凝土澆筑抹面后，不需再對其表面進行特別的灑水或涂刷(噴涂)傳統養護劑等，簡化了施工工序，使得施工成本與施工難度有所降低。更重要的是，摻加內養護劑有助于避免因工程后期養護不周而產生的各種工程事故和質量糾紛。因此，內養護劑具有一定的發展前景。

3 結論

1）混凝土內養護劑使用簡單，只需在混凝土制備過程中摻入并與其它原材料攪拌均勻即可，混凝土澆筑后具有良好的保水作用，即使不采取濕養護，仍能有較好的強度增長。

2)根據本文試驗，不摻任何外加劑的基準混凝土試件的干燥-標準強度比只有0.86(7d)和0.80(28d)，單摻萘系減水劑NSF的混凝土試件的干燥-標準強度比只有0.89(7d)和0.83(28d)，而摻ICA，RW-A和RW-B三種內養護劑的混凝土，其干燥-標準強度比高達0.91～1.06(7d)和0.92～0.98(28d)，表現出良好的內養護效果。

3)內養護劑的主要成分為高吸水性物質，它將混凝土拌合物中的自由水吸附于自身分子內部，減小自由水通過混凝土毛細孔的蒸發量，供內部水泥顆粒水化，并可預防混凝土結構產生干燥裂縫，保證混凝土耐久性。

[單位地址]上海市四平路1239號（200092）

Preliminary experimental research of internal curing agent

Zheng Kunpeng1, He Lin2, Sun Zhenping1, Liu Lianjun3, He Yuanjie3
(1. Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials, Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092;2. The 7th Branch Company, Zhongtian Construction Group Co., Ltd.Guang zhou 500091;3. Guangdong Redwall New Materials Co., Ltd., Huizhou 516127)

This paper researched and produced a kind of internal curing agent (ICA), and made preliminary experimental research on the effects of ICA on some relative performances of concrete. The results showed that, adding ICA into concrete will increase the water requirement and reduce the absolute strength of concrete with same fl uidity. However, when ICA used with superplasticizer will decrease water requirement with the same fl uidity, improve concrete fl uidity, and have better water-retention performance.

internal curing agent; fl uidity; water-retention performance; strength

鄭琨鵬（1986-），男，同濟大學材料科學與工程學院碩士研究生，先進土木工程材料方向。