新型既有混凝土增强剂的研究

李 晓 峰

(山西省建筑科学研究院，山西 太原 030001)

新型既有混凝土增强剂的研究

李 晓 峰

(山西省建筑科学研究院，山西 太原 030001)

在混凝土水化理论基础上，通过对早期养护存在问题的混凝土采用碱激发、渗透、促强、保湿处理等方法，提高抗压强度，从而研发出一种能够促进既有混凝土二次水化的新型增强型外加剂，为既有老旧混凝土强度不足提供了一条行之有效的途径。

混凝土，二次水化，增强剂，抗压强度

0 引言

随着我国现代化社会的进步，作为城市、交通、水利、农业建设主要材料的混凝土也越来越被社会普遍接受，混凝土使用量巨大，2016年全国混凝土外加剂使用量约为200亿t，混凝土方量约为20 000亿m3，混凝土使用量成为世界第一。但我国边疆广阔、气候变化较大、砂石骨料及水泥质量参差不齐、施工水平更是存在很多问题，随之带来的混凝土质量问题不得不令人担忧，尤其是我国北方地区早晚温差较大、风砂天气较多、冬季养护难等问题突出，由之产生的混凝土早期开裂、强度偏低等工程质量问题更是令众多混凝土工作者困惑，后期即使采用办法也基本上难以让混凝土强度达到设计强度，只能采用各类加固补强手段来保证混凝土结构的安全，不仅费力费事，也很难从根本上解决混凝土强度不足带来的混凝土耐久性的难题。寻求一种能促进既有混凝土二次水化，提高抗压强度的混凝土增强剂成为必然，本文在混凝土水化理论的基础上，通过渗透、促强、保湿的方法把饱和石灰水带入混凝土内部，在保证湿度的情况下，使混凝土产生二次水化，以达到提高强度的目的。

1 机理研究

1.1 水泥水化机理分析

水泥主要由硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝四钙组成，硅酸三钙和硅酸二钙占到水泥的50%～90%，为水泥的很重要的组分，水泥的水化是一个复杂的物理和化学过程，水泥水化过程中遇到水发生水解或发生水化反应，放出热量，铝酸三钙和铁铝酸四钙反应较快，硅酸三钙、硅酸二钙相对较慢，但硅酸三钙、硅酸二钙对水泥强度的增长贡献较大，主要反应在硅酸三钙遇水水化产生硅酸钙凝胶同时释放出氢氧化钙晶体，水化硅酸钙即硅酸钙水化产物，化学方式是xCaO·ySiO2·nH2O，简写为C-S-H，其按一定的靠多种引力相互搭接和联结形成水泥石的结构从而产生强度，而产生的氢氧化钙再次参加水化生成C-S-H释放出氢氧化钙，水泥的水化就是一个水解—凝结—硬化的过程，温度的提高会加速水泥的水化，同时氢氧化钙在其中作为液相的主要成分是水泥水化必不可少的组分。

1.2 增强剂机理分析

该增强剂主要由饱和石灰水为主要介质，通过添加扩散渗透剂将饱和石灰水带入混凝土内部，促强剂通过其分子上的N键来加速水化，葡萄糖酸钠主要作为一种混凝土保湿剂来吸附空气中的水分以增加混凝土表面湿度，而对于聚羧酸盐减水剂来说主要配合渗透扩散剂来使水泥用最少的用水量产生水化反应。随着温度的提高，该增强剂的效果会更明显，为保证水泥的水化连续性，应该做好不间断的混凝土养护。

2 试验研究

混凝土早期如因温度较低或混凝土中液相的缺失都会引起水泥水化的减弱或停止，同时引起混凝土收缩裂缝，所以加强混凝土早期保温保湿的养护措施是不可缺失的，但因一些特殊原因或质量意识不强引起的混凝土早期养生不好问题却普遍存在，尤其是一些竖向构件和薄构件因其养护难度与容易受环境影响出现的强度降低问题较为严重。

本次研究采用试验室与工地现场相结合的方法，试验室通过做试验墙，对C35混凝土展开比对研究混凝土脱模后不进行保温及洒水养护，分两组各钻芯取样15个，一组测定其60 d混凝土实际强度，另一组放在配制好的增强剂中在85 ℃煮72 h，测定其煮后强度，同时对试验墙进行增强剂的有效涂刷测定其涂刷15 d,30 d后强度，从而对测试数据进行分析，在此同时对山西省四个地市出现的早期养护缺失混凝土进行前后对比试验研究，考核其强度增长情况。

2.1 试验过程

试验墙的原材料选用：骨料采用太原柴村生产的5 mm～25 mm连 续级配石灰石碎石和吕梁交城庞泉沟所生产的细度模数为2.8的机制砂，石粉含量9%，亚甲蓝MB值0.75，水泥为阳泉冀东水泥股份有限公司产P.O42.5级水泥，粉煤灰为太原一电厂Ⅱ粉煤灰，矿粉采用中科矿粉厂S95矿粉，外加剂采用山西华凯伟业科技有限公司TJ-9型聚羧酸盐高性能减水剂，拌合用水采用饮用水，各种材料均符合国家相应规范标准，试验配合比如表1所示。

表1 C35混凝土试验配合比 kg

增强剂的配制：古交产熟石灰溶于水后取其上部饱和石灰水1 000 kg，加入自产渗透剂∶自产促强剂∶葡萄糖酸钠∶减水剂为5 kg∶5 kg∶1.5 kg∶3 kg，室温下放置48 h后使用。

试验墙厚200 mm，面积40 m2，C35混凝土为中旺搅拌站按照试验室要求配制生产，泵送分层浇筑，振捣棒振捣，浇筑时间2016年4月06日，场地：室外露天，温度11 ℃～19 ℃，试验日期2016年6月5日，温度13 ℃～25 ℃，增强剂涂刷开始日期2016年6月7日，结束时间为2016年7月7日，前7天不间断涂刷，以保证墙面湿润，其余为白天不间断涂刷，夜间塑料薄膜覆盖保水养护，期间发现最初试验墙吸水量大，涂刷间隔时间10 min，后期吸水量逐渐减小，30 d钻芯取样时涂刷次数基本保持在15次/d，芯样直径为100 mm，芯样检测前通过切割、烘干、硫磺胶泥补平处理，各检测试验数据见表2。

表2 试验墙各类钻芯取样强度结果 MPa

表3 实际工程混凝土强度提高结果 MPa

2.2 试验分析

由表1,表2数据可以看出，该增强剂后效果明显，且随着涂刷时间的延长，强度在逐渐提高，早期强度增加速度高于后期，在早期该增强剂由混凝土表面开始水化，逐渐地进入混凝土内部，C35混凝土的抗渗等级约为P6，在进入混凝土内部时，难度越来越大，混凝土内部能促使混凝土水化的Ca(OH)2也在减少，随之而来的增强效果也变得越来越慢，所以该增强剂做好初期涂刷工艺是有必要的，同时如条件允许可延长混凝土增强养护时间。通过对85 ℃煮养72 h的结果与未处理混凝土结果比较来看，在高温下增强剂扩散进入混凝土内部的能力有了显著的增强，在72 h后增强剂已完全进入到混凝土内部，且在高温下混凝土的水化在潮湿环境下也得到了进一步加强，增强效果达到最佳状态。

为确定在实际工程中的应用情况，本研究在山西省辖区内选取4项早期养护存在问题的工程进行实际应用比对试验，为具有代表性分别选取2项桥梁工程的桥墩和2项民用建筑的剪力墙进行了90 d试验，试验结果见表3，由表3可见，该增强剂在实际应用中也确实能够提高早期养护引起的混凝土强度问题，对解决实际问题有效，对民用建筑剪力墙混凝土来说，本身混凝土构件厚度约在200 mm厚，混凝土增强剂通过双面涂刷，进入混凝土内部速度要快于桥梁中桥墩的速度，另外混凝土本身强度等级为C30，属于普通混凝土，增强效果好于桥梁桥墩的混凝土，所以在实际增强中混凝土体积小的混凝土构件好于混凝土构件体积大的混凝土，混凝土强度等级低的混凝土构件好于混凝土强度等级高的混凝土构件。

该增强剂主要以饱和石灰水为主要介质，通过添加扩散渗透剂将饱和石灰水带入混凝土内部，促强剂通过其分子上的N键来加速水化，葡萄糖酸钠主要作为一种混凝土保湿剂来吸附空气中的水分以增加混凝土表面湿度，而对于聚羧酸盐减水剂来说主要配合渗透扩散剂来使水泥用最少的用水量产生水化反应。随着温度的提高，该增强剂的效果会更明显，为保证水泥的水化连续性，应该做好不间断的混凝土养护。

3 结语

混凝土早期养护导致的混凝土强度偏低现象普遍存在，使用该由饱和石灰水、渗透剂、促强剂、葡萄糖酸钠、减水剂组成的既有建筑混凝土增强剂,能够从混凝土本身来提高混凝土强度，是一种节约能源、稳定可靠混凝土增强技术，既保证了混凝土强度，又保证了混凝土的耐久性，是一种行之有效的办法。应注意以下几点：

1)在使用中要考虑混凝土抗压强度低的原因，如是混凝土胶凝材料本身不足引起的混凝土强度不足问题，本方法不适用，仅有改善作用。

2)强度等级低的混凝土增强效果比较明显，混凝土构件体积小优于混凝土构件大的增强效果。

3)通过涂刷该增强剂来提高建筑物构件混凝土强度时的最佳季节应选择环境温度较高的夏季，同时要兼顾混凝土早期来处理混凝土强度，在龄期太长的混凝土构件上提高混凝土强度，效果会降低。

Researchonenhancerofnewexistingconcrete

LiXiaofeng

(ShanxiAcademyofBuildingResearch,Taiyuan030001,China)

Based on the theory of concrete hydration, a new enhanced admixture that can promote the secondary hydration of existing concrete is developed to improve the compressive strength by treating the early concrete with the problem of maintenance using alkali excitation, infiltration, promoting strength and moisturizing treatment. This new enhanced admixture provides an effective way in order to enhance the existing strength of the aging concrete.

concrete, secondary hydration, enhancer, compressive strength

TU528.042

：A

1009-6825(2017)24-0115-02

2017-06-13

李晓峰(1974- ),男，工程师