内养护剂的使用探讨

2019-08-06张晓燕孟凡辉臧金源丁宁

商品混凝土 2019年7期

张晓燕，孟凡辉，臧金源，丁宁

（1. 日照市建设工程质量监督站，山东日照 276826；2. 日照市圣海建筑工程有限公司，山东日照276800；3. 日照市海川混凝土有限公司，山东日照 276800；4. 日照市混凝土协会，山东日照 276800）

水作为水泥水化必不可少的物质，其在硬化后的混凝土中起到决定性作用，目前对于混凝土的充分养护来获得可靠的结构和耐久性的混凝土，但这种简单易行、廉价有效的措施却没有被认真执行，养护不及时、甚至不养护造成混凝土早期开裂十分普遍，耐久性受到影响，成为工程应用中最大的影响因素。

目前，以饱水多孔高分子材料的内养护剂掺入混凝土中，增加混凝土内部相对湿度，从而使混凝土自干燥最小化，水泥水化最大化，通过水分补偿降低自干燥和通过释放内养护促进水化这两个特点，来提高混凝土的性能。

1 试验

1.1 试验材料

（1）水泥：中联水泥 P·O42.5。具体性能指标见表1。

表1 水泥性能指标

（2）粉煤灰：华能电厂Ⅱ级，含水量 0.3%，密度2.42g/cm3，28d 活性指数 75%，需水量比 95%，烧失量2.2%。

（3）矿粉：日照钢厂 S95，3d 活性指数 85%，28d活性指数 101%，含水量 0.3%，比表面积 410m2/kg，密度 2.8g/cm3。

（4）机制砂：细度 2.9，石粉含量 5%，MB 值0.5%，压碎值 15%，堆积密度 1470kg/m3，表观密度2540kg/m3，含水率 2%。

（5）碎石：5～25mm 连续级配，表观密度2560kg/m3，堆积密度 1520kg/m3，针片状含量 10%，泥块含量 0.2%，压碎值 7%。

（6）减水剂：日照利盛混凝土外加剂有限公司生产的聚羧酸减水剂，含固量 10.2%，减水率 25%。

（7）内养护剂：广西工业与固废建材资源化工程技术研究中心与广西桂林理工大学研发的内养护剂，保水率＞90.6%。

1.2 试验方法

试验参照 GB 8076—2008《混凝土外加剂》、JC 901—2002《混凝土养护剂》、GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性试验方法标准》、GB/T 20081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》等标准进行。

本文采用 C30 和 C50 混凝土配合比不变，只调整内养护剂掺量，研究内养护剂对混凝土各项性能的影响。试验所用混凝土配合比设计如表 2 所示。

表2 C30 和 C50 混凝土试验配合比 kg/m3

2 试验结果与讨论

2.1 内养护剂对强度和施工性能的影响

内养护剂掺量按胶凝材料总质量计，由于内养护剂成品是液体推荐掺量为 0.5% 采用外掺法，在表 2 中C30、C50 混凝土配合比基础上外掺内养护剂。不掺养护剂的基准混凝土和内养护掺量为 0.5% 的受检混凝土同一批次成型一组抗冻。测试龄期分别为 7d、28d，内养护剂掺量对混凝土的强度和施工性能的影响见表 3。

从表 3 中可以看出，在坍落度和扩展度变化不大的情况下，内养护剂掺量为 0.5% 的 C30B 和 C50B 试样的 7d 和 28d 的抗压强度最高；掺入内养护剂时，C50要比 C30 效果好。内养护剂对混凝土强度产生影响的原因为：内养护剂改善了混凝土的化学结合水的分布，同时养护剂还可以为混凝土水化储存自由水，若混凝土在水化过程中出现水化不足的情况，养护剂为混凝土继续水化提供化学结合水，促进胶凝材料能够继续水化，生成更多的水化产物，使混凝土密实度得到进一步的提高，对混凝土强度产生有利的影响；另一方面混凝土是多孔介质材料，具有错综复杂的微小空隙分布，在内养护剂释放自由水时会产生微小空隙，这些残余的孔隙过多时会对混凝土密实有一定的影响，从而影响强度。当养护剂超掺后会影响混凝土的强度，从而对混凝土强度产生不利的影响。

表3 内养护剂掺量对混凝土强度和施工性能的影响

2.2 环境条件对混凝土强度的影响

目前，大部分混凝土中掺入内养护剂主要目的是防止混凝土浇筑后拆模暴露于干燥的空气中出现失水情况，为了混凝土胶凝材料能够更好的水化提供条件，提高混凝土强度的同时也提高混凝土的耐久性。在标养、室内、室外三种养护条件下进行试验得出数据（室内条件是温度 (20±2)℃、湿度 50% 左右；标准养护条件是(20±2)℃、湿度大于 95%；室外条件是试块在室外暴晒，温度 15～25℃、湿度约在 30% 左右）。根据表 1混凝土配合比基础上外掺内养护剂，内养护剂掺量分别为胶材总量的 0.5%。将 C30 与 C50 混凝土放在室内环境、室外环境和标准养护环境进行对比。其中干燥—标养强度比等试验数据见表 4。

从表 4 中可以看出，在坍落度变化情况变化不大的情况下，室外干燥的环境会影响混凝土的强度，当掺入内养护剂时混凝土 7d 和 28d 的强度室内条件和室外条件的强度要高，表明混凝土中掺入内养护剂以后对外界环境影响强度的因素有一定的作用，当外界因素影响强度时要比不掺养护剂的强度有增强效果。说明混凝土中掺入内养护剂在干燥环境中对混凝土有较好的养护作用，减少水分蒸发同时释放水分提供水化所需的水分，起到养护作用，同时对低水胶比的混凝土效果也非常明显。

2.3 掺内养护剂对混凝土抗冻融的影响

根据 GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》抗冻性能来分析混凝土中掺入内养护剂后对混凝土耐久的影响。根据表 2 中混凝土配合比的基础上掺入内养护剂后对混凝土抗冻性能的影响，详见表 5。

根据表 5 可以看出，在最佳掺量的养护剂的混凝土比未掺养护剂的有一定的抗冻作用，随着养护剂的掺量的增加，抗冻效果并没有随着增加，反而出现降低的效果。水在毛细孔中的结冰温度和毛细孔径有关，毛细孔越细，冰点下降越多，掺入内养护剂混凝土抗冻性之所以能提高，也是由于混凝土中掺入内养护剂后释放了一些微小的孔隙。随着内养护剂的增加微小孔隙增加反而对混凝土抗冻起到反用，根据上述冻融破坏机理，空隙率越小，孔中存留的可结冰的自由水越少。根据结冰压力假说，硬化水泥浆体发生冻害时其破坏压力的来源有两种：（1）结冰时的膨胀促使孔隙中自由水排出,从而产生静水压力；（2）由于结冰的自由水在所有混凝土试件在抗冻试验后，重量都有不同程度的减少，这主要是由于在抗冻试验中混凝土试件表面开口孔内自由的水结冰后体积膨胀后造成试件表面剥蚀，导致重量损失。在适宜的内养护剂掺量对混凝土的抗冻融性能是有利的，随着掺量的提高混凝土的抗冻融性能变低。