混凝土養護劑研究初探

于麗波，李玉亮，吳嘉偉

(南京航空航天大學金城學院，江蘇 南京 211156)

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道路工程

混凝土養護劑研究初探

于麗波，李玉亮，吳嘉偉

(南京航空航天大學金城學院，江蘇 南京 211156)

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

養護劑；抗壓強度；碳化；保水率

0 引 言

混凝土是現代土木工程中用量最大，應用最廣的建筑材料。在混凝土施工過程中，養護是其中非常重要的環節。目前的養護方法包含蓄水養護，覆蓋物養護，塑料薄膜密封養護，噴霧養護和養護劑養護。隨著水資源日趨匱乏以及對環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護面積越來越大、構件越來越復雜，使用傳統的養護方法不僅費時、費工和浪費資源，而且使工程造價大幅度提高，造成環境污染，很難滿足現代混凝土施工的要求。

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

緊隨其后，日本、英國等幾個國家也陸續開始研制并使用混凝土養護劑。我國對混凝土養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研究院和交通部公路科學研究所制定的《水泥混凝土養護劑》標準 JC901-2002。我國對混凝土養護劑的使用也是近十幾年的事情。國內主要使用的養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、樹脂類和復合類。

目前，國內對混凝土養護劑的生產及應用還不廣泛，很多品種僅限于實驗研究中。主要原因可能是：(1)國內自主生產的養護劑的保水率普遍不高，僅有2/3的產品保水率達到 75%，遠低于國外標準的 90%。(2)混凝土養護劑還沒有被工程界廣泛應用和認識，人們對養護劑的優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，養護劑要么工序繁雜，施工細節不容易把握，要么價格較高，對環境有污染。因此，還需繼續研制。

1 實 驗

1.1 實驗方案

實驗采用中聯普通硅酸鹽水泥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材料，添加多種化學試劑配制6種養護劑，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種養護劑進行養護，養護條件為自然養護(在室外不做特殊處理)、浸泡養護(浸泡在養護溶液中)、覆膜養護(養護劑濕潤后用塑料薄膜包裹)、標準養護(僅指在標準養護箱中，用水養護)，噴灑養護(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 實驗數據

2.1 抗壓強度實驗

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

表2 各養護條件混凝土試塊7 d抗壓強度(單位:MPa)

表3 各養護條件混凝土試塊14 d抗壓強度(單位:MPa)

表4 各養護條件混凝土試塊28 d抗壓強度(單位:MPa)

由上表2～4數據可知，自然養護和覆膜養護的強度值偏低，浸泡養護和噴灑養護抗壓強度較高，分析原因一方面是因為這兩種養護方式提供了較充足的供水化反應的水，因此強度相對較高，另一方面是水玻璃基養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，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生反應，生成硅酸鈣沉淀，反應產物可以填充混凝土內部孔隙，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護劑，可以發現試塊表面有白色物質，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，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部的水分流失，對填充空隙及保持水分有積極作用。6組養護劑中A2、A5縱橫向比較表現效果最好。

2.2 抗碳化實驗

從抗壓強度實驗結果可知噴灑養護的抗壓強度值相對較高，因此各組取噴灑養護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的碳化深度實驗結果如圖1所示。

圖1 不同養護劑噴灑養護下試件的碳化深度對比

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

2.3 保水性試驗

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

表5 養護劑有效保水率(%)

通過實驗結果發現，A1～A6養護劑的保水率只有50%～60%左右，但是現有國內的水玻璃基養護劑保水率一般只有40%左右，遠遠達不到《水泥混凝土養護劑》 JC 901-2002 中規定的合格品70%以上(一級品90%以上)的保水率，本實驗采用的水玻璃基養護劑已經有了很大的突破。分析原因可能是一方面由于養護劑中摻入了三乙醇胺、丙三醇成分，其常用于化妝品當中，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生反應，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 論

從6組養護劑與水養護試塊的抗壓強度、抗碳化性能以及保水性對比，通過實驗數據我們發現，養護劑養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)更好于水養護下的試塊。盡管保水率與規范要求還有點差距，但已經好于同種類型的多數產品，其中A2、A5養護劑從抗壓強度、抗碳化能力、及保水性方面表現都好于其他組，可以應用到非承重的混凝土結構養護中。

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

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

[3] 宋朝陽.混凝土養護劑及其應用[J].科學理論,2003,(5):208.

2016-02-15

于麗波(1981-)，女，講師。

U214

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1008-3383(2016)11-0001-02