內養護劑的使用探討

張曉燕，孟凡輝，臧金源，丁寧

（1. 日照市建設工程質量監督站，山東 日照 276826；2. 日照市圣海建筑工程有限公司，山東 日照276800；3. 日照市海川混凝土有限公司，山東 日照 276800；4. 日照市混凝土協會，山東 日照 276800）

水作為水泥水化必不可少的物質，其在硬化后的混凝土中起到決定性作用，目前對于混凝土的充分養護來獲得可靠的結構和耐久性的混凝土，但這種簡單易行、廉價有效的措施卻沒有被認真執行，養護不及時、甚至不養護造成混凝土早期開裂十分普遍，耐久性受到影響，成為工程應用中最大的影響因素。

目前，以飽水多孔高分子材料的內養護劑摻入混凝土中，增加混凝土內部相對濕度，從而使混凝土自干燥最小化，水泥水化最大化，通過水分補償降低自干燥和通過釋放內養護促進水化這兩個特點，來提高混凝土的性能。

1 試驗

1.1 試驗材料

（1）水泥：中聯水泥 P·O42.5。具體性能指標見表1。

表1 水泥性能指標

（2）粉煤灰：華能電廠Ⅱ級，含水量 0.3%，密度2.42g/cm3，28d 活性指數 75%，需水量比 95%，燒失量2.2%。

（3）礦粉：日照鋼廠 S95，3d 活性指數 85%，28d活性指數 101%，含水量 0.3%，比表面積 410m2/kg，密度 2.8g/cm3。

（4）機制砂：細度 2.9，石粉含量 5%，MB 值0.5%，壓碎值 15%，堆積密度 1470kg/m3，表觀密度2540kg/m3，含水率 2%。

（5）碎石：5～25mm 連續級配，表觀密度2560kg/m3，堆積密度 1520kg/m3，針片狀含量 10%，泥塊含量 0.2%，壓碎值 7%。

（6）減水劑：日照利盛混凝土外加劑有限公司生產的聚羧酸減水劑，含固量 10.2%，減水率 25%。

（7）內養護劑：廣西工業與固廢建材資源化工程技術研究中心與廣西桂林理工大學研發的內養護劑，保水率＞90.6%。

1.2 試驗方法

試驗參照 GB 8076—2008《混凝土外加劑》、JC 901—2002《混凝土養護劑》、GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法標準》、GB/T 20081—2002《普通混凝土力學性能試驗方法》等標準進行。

本文采用 C30 和 C50 混凝土配合比不變，只調整內養護劑摻量，研究內養護劑對混凝土各項性能的影響。試驗所用混凝土配合比設計如表 2 所示。

表2 C30 和 C50 混凝土試驗配合比 kg/m3

2 試驗結果與討論

2.1 內養護劑對強度和施工性能的影響

內養護劑摻量按膠凝材料總質量計，由于內養護劑成品是液體推薦摻量為 0.5% 采用外摻法，在表 2 中C30、C50 混凝土配合比基礎上外摻內養護劑。不摻養護劑的基準混凝土和內養護摻量為 0.5% 的受檢混凝土同一批次成型一組抗凍。測試齡期分別為 7d、28d，內養護劑摻量對混凝土的強度和施工性能的影響見表 3。

從表 3 中可以看出，在坍落度和擴展度變化不大的情況下，內養護劑摻量為 0.5% 的 C30B 和 C50B 試樣的 7d 和 28d 的抗壓強度最高；摻入內養護劑時，C50要比 C30 效果好。內養護劑對混凝土強度產生影響的原因為：內養護劑改善了混凝土的化學結合水的分布，同時養護劑還可以為混凝土水化儲存自由水，若混凝土在水化過程中出現水化不足的情況，養護劑為混凝土繼續水化提供化學結合水，促進膠凝材料能夠繼續水化，生成更多的水化產物，使混凝土密實度得到進一步的提高，對混凝土強度產生有利的影響；另一方面混凝土是多孔介質材料，具有錯綜復雜的微小空隙分布，在內養護劑釋放自由水時會產生微小空隙，這些殘余的孔隙過多時會對混凝土密實有一定的影響，從而影響強度。當養護劑超摻后會影響混凝土的強度，從而對混凝土強度產生不利的影響。

表3 內養護劑摻量對混凝土強度和施工性能的影響

2.2 環境條件對混凝土強度的影響

目前，大部分混凝土中摻入內養護劑主要目的是防止混凝土澆筑后拆模暴露于干燥的空氣中出現失水情況，為了混凝土膠凝材料能夠更好的水化提供條件，提高混凝土強度的同時也提高混凝土的耐久性。在標養、室內、室外三種養護條件下進行試驗得出數據（室內條件是溫度 (20±2)℃、濕度 50% 左右；標準養護條件是(20±2)℃、濕度大于 95%；室外條件是試塊在室外暴曬，溫度 15～25℃、濕度約在 30% 左右）。根據表 1混凝土配合比基礎上外摻內養護劑，內養護劑摻量分別為膠材總量的 0.5%。將 C30 與 C50 混凝土放在室內環境、室外環境和標準養護環境進行對比。其中干燥—標養強度比等試驗數據見表 4。

從表 4 中可以看出，在坍落度變化情況變化不大的情況下，室外干燥的環境會影響混凝土的強度，當摻入內養護劑時混凝土 7d 和 28d 的強度室內條件和室外條件的強度要高，表明混凝土中摻入內養護劑以后對外界環境影響強度的因素有一定的作用，當外界因素影響強度時要比不摻養護劑的強度有增強效果。說明混凝土中摻入內養護劑在干燥環境中對混凝土有較好的養護作用，減少水分蒸發同時釋放水分提供水化所需的水分，起到養護作用，同時對低水膠比的混凝土效果也非常明顯。

2.3 摻內養護劑對混凝土抗凍融的影響

根據 GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》抗凍性能來分析混凝土中摻入內養護劑后對混凝土耐久的影響。根據表 2 中混凝土配合比的基礎上摻入內養護劑后對混凝土抗凍性能的影響，詳見表 5。

根據表 5 可以看出，在最佳摻量的養護劑的混凝土比未摻養護劑的有一定的抗凍作用，隨著養護劑的摻量的增加，抗凍效果并沒有隨著增加，反而出現降低的效果。水在毛細孔中的結冰溫度和毛細孔徑有關，毛細孔越細，冰點下降越多，摻入內養護劑混凝土抗凍性之所以能提高，也是由于混凝土中摻入內養護劑后釋放了一些微小的孔隙。隨著內養護劑的增加微小孔隙增加反而對混凝土抗凍起到反用，根據上述凍融破壞機理，空隙率越小，孔中存留的可結冰的自由水越少。根據結冰壓力假說，硬化水泥漿體發生凍害時其破壞壓力的來源有兩種：（1）結冰時的膨脹促使孔隙中自由水排出,從而產生靜水壓力；（2）由于結冰的自由水在所有混凝土試件在抗凍試驗后，重量都有不同程度的減少，這主要是由于在抗凍試驗中混凝土試件表面開口孔內自由的水結冰后體積膨脹后造成試件表面剝蝕，導致重量損失。在適宜的內養護劑摻量對混凝土的抗凍融性能是有利的，隨著摻量的提高混凝土的抗凍融性能變低。

表4 外部條件對混凝土強度的影響

表5 摻內養護劑對混凝土抗凍性能的影響

3 結論

（1）混凝土中摻入 0.5% 內養護劑，對低水膠比的高強混凝土效果更加顯著。為了提高混凝土在不養護情況下的力學性能，內養護劑摻量應控制在一定范圍內。

（2）在自然環境條件下，摻加內養護劑對提高混凝土的強度和耐久性效果顯著，對免養護的混凝土的強度有很明顯的效果，對于耐久性有很大程度的提高。