混凝土养护剂研究初探

于丽波，李玉亮，吴嘉伟

(南京航空航天大学金城学院，江苏 南京 211156)



道路工程

混凝土养护剂研究初探

于丽波，李玉亮，吴嘉伟

(南京航空航天大学金城学院，江苏 南京 211156)

混凝土养护剂在国内应用还不广泛，但随着水资源日趋匮乏以及对环境保护和人力资源价值重视程度的日益提高，未来有广阔的应用空间。试验以水玻璃和氢氧化钙为基础材料配置6组养护剂，并将试块在浸泡养护、覆膜养护、自然养护、标准养护和喷洒养护五种养护条件下进行养护。通过测试试块的抗压强度、抗碳化能力和保水率来检验养护效果。结果表明A2型、A5型养护效果良好，可以应用到非承重的混凝土结构养护中。

养护剂；抗压强度；碳化；保水率

0 引 言

混凝土是现代土木工程中用量最大，应用最广的建筑材料。在混凝土施工过程中，养护是其中非常重要的环节。目前的养护方法包含蓄水养护，覆盖物养护，塑料薄膜密封养护，喷雾养护和养护剂养护。随着水资源日趋匮乏以及对环境保护和人力资源价值重视程度的日益提高，再加上混凝土表面养护面积越来越大、构件越来越复杂，使用传统的养护方法不仅费时、费工和浪费资源，而且使工程造价大幅度提高，造成环境污染，很难满足现代混凝土施工的要求。

因此，开展新型混凝土养护剂的研制具有非常重要的现实意义和工程应用价值。美国科学家在上世纪40年代初首先提出“化学养生法”并且开始研制和使用混凝土养护剂。

紧随其后，日本、英国等几个国家也陆续开始研制并使用混凝土养护剂。我国对混凝土养护剂的研究起步较晚，从上世纪70年代末才开始研究。直到2003 年才颁布了由中国建筑材料科学研究院和交通部公路科学研究所制定的《水泥混凝土养护剂》标准 JC901-2002。我国对混凝土养护剂的使用也是近十几年的事情。国内主要使用的养护剂有成膜型和非成膜型。成膜型主要包括乳液类、水玻璃类、树脂类和复合类。

目前，国内对混凝土养护剂的生产及应用还不广泛，很多品种仅限于实验研究中。主要原因可能是：(1)国内自主生产的养护剂的保水率普遍不高，仅有2/3的产品保水率达到 75%，远低于国外标准的 90%。(2)混凝土养护剂还没有被工程界广泛应用和认识，人们对养护剂的优势和对施工的重要作用认识不够。(3)价格因素的限制，饮用水的价格较低廉，施工简便，养护剂要么工序繁杂，施工细节不容易把握，要么价格较高，对环境有污染。因此，还需继续研制。

1 实 验

1.1 实验方案

实验采用中联普通硅酸盐水泥P·O32.5配制C30混凝土，试块尺寸为100 mm×100 mm×100 mm，以水玻璃和饱和石灰水为基础材料，添加多种化学试剂配制6种养护剂，编号分别为A1、A2、A3、A4、A5、A6。主要成分如表1所示。

表1 养护剂的基本组成

1.2 试验方法

试件制作好24 h后脱模，将试件分别用A1～A6和水共7种养护剂进行养护，养护条件为自然养护(在室外不做特殊处理)、浸泡养护(浸泡在养护溶液中)、覆膜养护(养护剂湿润后用塑料薄膜包裹)、标准养护(仅指在标准养护箱中，用水养护)，喷洒养护(每两天喷洒一次，每次60 ml湿润六个面)共5种条件下进行。对不同养护剂不同条件下的试件进行7 d、14 d、28 d的抗压实验、3 d、7 d、14 d、28 d的抗碳化实验和保水性试验。

2 实验数据

2.1 抗压强度实验

抗压强度是评定混凝土质量的重要依据，实验采用WA-1000A 型微机屏显电液式万能试验机进行，结果如下表2、表3、表4所示。

表2 各养护条件混凝土试块7 d抗压强度(单位:MPa)

表3 各养护条件混凝土试块14 d抗压强度(单位:MPa)

表4 各养护条件混凝土试块28 d抗压强度(单位:MPa)

由上表2～4数据可知，自然养护和覆膜养护的强度值偏低，浸泡养护和喷洒养护抗压强度较高，分析原因一方面是因为这两种养护方式提供了较充足的供水化反应的水，因此强度相对较高，另一方面是水玻璃基养护剂可以作为成膜剂，能够覆盖在混凝土表面形成很薄的覆盖层，减少水分的挥发，对保证混凝土的充分水化有利。同时硅酸钠(钾)还可以与混凝土里面的钙离子发生反应，生成硅酸钙沉淀，反应产物可以填充混凝土内部孔隙，使混凝土更加密实，提高混凝土的强度。用饱和石灰水制作的养护剂，可以发现试块表面有白色物质，分析原因可能是由于喷洒的饱和石灰水会与空气中的二氧化碳进行反应，生成碳酸钙，在试块表面形成一层保护层，能有效的防止试块内部的水分流失，对填充空隙及保持水分有积极作用。6组养护剂中A2、A5纵横向比较表现效果最好。

2.2 抗碳化实验

从抗压强度实验结果可知喷洒养护的抗压强度值相对较高，因此各组取喷洒养护28 d的试块进行碳化实验，将试块放入HTX-12X 微电脑混凝土碳化试验箱中，分别测定3 d、7 d、14 d、28 d的碳化深度实验结果如图1所示。

图1 不同养护剂喷洒养护下试件的碳化深度对比

由图1可知，除A6外其余用养护剂养护的试块的抗碳化能力都好于用水养护的试块。A6养护试块的抗压强度也是7组当中最小的，两个实验结果吻合。其中A5养护的试件抗碳化能力最好。

2.3 保水性试验

通过对比不同养护剂养护试块的保水性能，来评测养护剂的使用效果，同时观察其是否具备长效性。采用环境实验箱，控制箱内温度 38±2 ℃；风速 0.5±0.2 m/s；湿度：32±3%，实验结果如下表5所示。

表5 养护剂有效保水率(%)

通过实验结果发现，A1～A6养护剂的保水率只有50%～60%左右，但是现有国内的水玻璃基养护剂保水率一般只有40%左右，远远达不到《水泥混凝土养护剂》 JC 901-2002 中规定的合格品70%以上(一级品90%以上)的保水率，本实验采用的水玻璃基养护剂已经有了很大的突破。分析原因可能是一方面由于养护剂中掺入了三乙醇胺、丙三醇成分，其常用于化妆品当中，具有保湿保水的功能；另一方面喷洒在其表面的硅酸钠、硅酸钾、氢氧化钙与混凝土孔溶液中的离子或者空气中的二氧化碳发生反应，在试块表面形成一层薄膜，沉积物填充了空隙，有效阻止了水分的散失。

3 结 论

从6组养护剂与水养护试块的抗压强度、抗碳化性能以及保水性对比，通过实验数据我们发现，养护剂养护的混凝土试块早期强度差别并不明显，但28 d强度基本都能达到标准养护的 90%，有些甚至更好。但试块的抗碳化能力(除A6外)更好于水养护下的试块。尽管保水率与规范要求还有点差距，但已经好于同种类型的多数产品，其中A2、A5养护剂从抗压强度、抗碳化能力、及保水性方面表现都好于其他组，可以应用到非承重的混凝土结构养护中。

[1] 钱觉时，唐祖全，卢忠远，等译.混凝土设计与控制[M].重庆：重庆大学出版社，2005.

[2] 王耿,范圣强,高阳,等.国内混凝土养护剂的最新研究进展[J].上海涂料,2005,(3)：16-19.

[3] 宋朝阳.混凝土养护剂及其应用[J].科学理论,2003,(5):208.

2016-02-15

于丽波(1981-)，女，讲师。

U214

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1008-3383(2016)11-0001-02