一種混凝土內養護劑的制備和應用研究

拾莉，劉先國，祖慶賀

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇　徐州　221100）

一種混凝土內養護劑的制備和應用研究

拾莉，劉先國，祖慶賀

（徐州中聯混凝土有限公司，江蘇徐州221100）

本文通過自制一種高吸水性樹脂型混凝土內養護劑，將其應用于混凝土中，混凝土的工作性能得到提升且可長時間維持，混凝土的抗開裂性能也明顯提升，用量適當的養護劑還可顯著提高混凝土的力學性能。

混凝土；內養護劑；制備；應用

0　前言

耐久性是混凝土最重要的質量性能指標，養護是保證混凝土耐久性的最重要措施之一。然而隨著經濟的發展，勞動力成本的不斷上升，混凝土基層施工人員的技術素養卻不斷下降，重視工作性能和力學性能，輕視耐久性能已成為當下混凝土行業的通病。

收縮是混凝土的固有屬性，由于收縮造成的混凝土裂縫對混凝土的耐久性造成了嚴重的負面影響，嚴重時可使混凝土喪失使用功能。調節混凝土的內部濕度可以有效降低混凝土的收縮，提高混凝土的耐久性和安全性[1-3]。

本文利用蒙脫石、伊利石等層狀硅酸鹽結構的蓄水性能，利用高分子材料為載體，將層狀硅酸鹽材料均勻的分散于高分子材料中，充分飽水后攪拌于混凝土中，這些高分子顆粒將在混凝土中起到調節混凝土內部濕度的作用，在混凝土拌合物階段可以起到保坍作用，在硬化混凝土階段可以起到防裂抗收縮作用，由于內部膠凝材料的水化程度提高，內養護劑還可在一定程度上提高混凝土的力學性能。

1　試驗

1.1試驗原料

（1）水泥：徐州中聯 P·Ⅱ52.5水泥，28d 強度57.7MPa。

（2）礦粉：徐州中誠礦粉，S95級，28d 活性指數103%，比表面積410m2/kg。

（3）粉煤灰：國華 Ⅱ 級灰，45μm篩余16%，需水量比98%。

（4）細集料：河砂，細度模數2.7，含泥量1.7%。

（5）內養護劑：自制，細度為100目，吸水率22.6%。

（6）粗集料：碎石，5～25mm 連續粒級。

（7）外加劑：蘇博特 PCA-1減水劑，減水率28%。

1.2試驗方法

將聚丙烯酰胺、蒙脫石、伊利石和聚丙烯按質量比例為1:0.5:0.5:1混合，并按聚丙烯酰胺與氫氧化鈉的摩爾比為1:1加入0.1mol/L 的氫氧化鈉溶液，然后加入與聚丙烯酰胺等質量的蘇博特801高性能聚羧酸減水劑，用超聲波分散溶解均勻，用0.1mol/L 的鹽酸調節 pH 值至7，然后將得到的聚合物溶液在50℃ 下，進行30min 的聚合反應得到聚合物，烘干后粉碎，過100目篩得到混凝土用內養護劑。

高強混凝土由于其膠凝材料用量多、水膠比大，其拌合物工作性能保持難度大、硬化后對養護的要求高，養護不到位時收縮更大，開裂的風險也更大。因此本試驗采用 C60商品混凝土配合比作為初始配比，調整混凝土中內養護劑對混凝土性能的影響。混凝土的初始配合比如表1所示。

表1　C60商品混凝土配合比　kg/m3

高強混凝土由于其致密性高、外部養護水分難以滲入，內部水分不足以保證水泥的充分水化，因此其內部強度一般低于表面強度，反映到混凝土標養試塊上，則存在著體積較大的試塊的抗壓強度低于體積較小的試塊的現象。因此本文采用100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×150mm兩種規格的試樣強度對比來考察內養護劑對混凝土力學性能的影響。本文對混凝土拌合物性能按 GB/T50080－2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法》標準進行測試，混凝土力學性能按 GB/T50081－2002《普通混凝土力學性能試驗方法》標準進行測試，混凝土的抗開裂性能按 GB /T50082－2002《普通混凝土長期性和耐久性試驗方法標準》標準進行測試。

2　實驗結果與討論

2.1內養護劑對混凝土工作性能的影響

將混凝土內養護劑在水中浸泡12h 使其充分飽水后使用。在混凝土配比其他材料不變的前提下，內養護劑按膠凝材料0.5%、1%、1.5%、2%、2.5% 的用量外摻，測試內養護劑對混凝土的工作性能的影響，見表2。

由試驗結果可知，內養護劑使用后，混凝土的初始擴展度和擴展度經時損失都有明顯的改善，當內養護劑的用量達到1%～1.5% 時其效果已足以保證高強度混凝土的高效施工。

表2　內養護劑的用量對混凝土工作性能的影響

2.2內養護劑對混凝土抗開裂性能的影響

與對工作性能的測試試驗相同，內養護劑按照膠凝材料0.5%、1%、1.5%、2%、2.5% 的用量外摻，按 GB/T50082－2002《普通混凝土長期性和耐久性試驗方法標準》進行混凝土的抗開裂性能測試，測試結果如表3所示。

表3　內養護劑對混凝土抗開裂性能的影響

由試驗結果可以看出，內養護劑對混凝土的抗開裂性能提升明顯，混凝土的開裂條紋數和開裂面積都有明顯的改善，當內養護劑的摻量超過1.5% 時，混凝土不發生開裂。這說明內養護劑對混凝土抗開裂性能的提升效果顯著，混凝土表面失去的水分迅速由內養護劑補充，表面裂紋難以產生。

2.3內養護劑對混凝土力學性能的影響

將混凝土拌合物以100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×150mm 兩種規格成型，檢測混凝土的28d抗壓強度，分別標記為抗壓強度1（已考慮試塊的尺寸系數）和抗壓強度2。與對工作性能和抗開裂的考察試驗相同，內養護劑按照膠凝材料0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5% 的用量外摻，測試內養護劑對混凝土的力學性能的影響，見表4。

表4　內養護劑對混凝土力學性能的影響

由試驗結果可知，隨著內養護劑摻量的提高，100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×150mm 兩種規格的混凝土試塊的抗壓強度差呈不斷縮小的趨勢，但混凝土試塊的總體力學強度表現為先上升再下降，這是由于內養護劑為樹脂類物質，本征強度較低，超過一定量后會降低混凝土的剛度以及抗壓強度。當內養護劑摻量控制在1.5% 時，100mm×100mm×100mm 和150mm×150mm×150mm 兩種規格的混凝土試塊抗壓強度已非常接近，且力學性能相較于基準而言還有一定程度地提升，此時混凝土已得到了充分的內養護。因此，內養護劑的用量宜控制在1.5% 以內。

3　結論

（1）內養護劑使用后，混凝土的初始擴展度和擴展度經時損失都有明顯的改善，當內養護劑的用量達到1%～1.5%時其效果已足以保證高強度混凝土的高效施工。

（2）內養護劑對混凝土的抗開裂性能提升明顯，混凝土的開裂條紋數和開裂面積都有明顯的改善。當內養護劑的摻量超過1.5% 時，混凝土不發生開裂。這說明內養護劑對混凝土抗開裂性能的提升效果顯著，混凝土表面失去的水分迅速由內養護劑補充，表面裂紋難以產生。

（3）內養護劑對混凝土力學性能有著明顯的提升效果，但摻量應控制在一定范圍內。由于內養護劑自身本征強度較低，過量使用會導致混凝土的力學性能下降，因此，內養護劑的用量宜控制在1.5% 以內。

[1] 向亞平，魏亞，張倩倩，等．輕細骨料內養護混凝土抗壓強度與模擬[J]．混凝土，2013, (3):44-48.

[2] 李俏，張琳．纖維素醚在干混砂漿中的作用特點及選用原則[J]．化學建材，2009,25(3)：25-28.

[3] 李明利．陶粒砂輕混凝土的制備及性能[J]．混凝土與水泥制品，2011(06):52-55．

［通訊地址］江蘇省徐州市銅山經濟開發區第三工業園盛寶路西首徐州中聯混凝土有限公司（221100）

拾莉（1969－），女，工程師，從事水泥基建筑材料的生產與研究。