浅谈大体积混凝土表面养护(院庆60周年征文).doc

浅谈大体积混凝土表面养护杨 文 程 波 (中南院宜昌设计院，湖北 宜昌 443002)摘要 本文从大体积混凝土自身独有的特点出发，探讨了对其进行表面养护的原因。并分别从自然养护和养护剂养护两个方面详述了养护的具体措施、机理、优缺点，同时结合上述方法的实际操作性和经济性对这些方法进行比较，做出综合性评价。关键词 大体积混凝土 自然养护 养护剂养护Research review on the surface protecting for massive concreteYang Wen Cheng Bo (Yichang branch of the South Central Survey and Design Institute, Yichang 443002, Hubei, China)Abstract This article explores the reason of surface protecting for massive concrete based on its unique characteristics. It describes in detail the specific conservation measures, mechanisms, strengths and weaknesses from the two sides of natural curing and curing with curing agent.Then makes a comprehensive evaluation combined with the realistic operation and economy of above methods.Keywords mass concrete natural curing curing with curing agent1 引言目前为止，对大体积混凝土很难下一个准确的定义。日本建筑学会标准（JASS5）的定义是1：“结构断面最小尺寸在80cm以上；水化热引起的混凝土内的最高温度与外界气温之差，预计超过25的混凝土，称为大体积混凝土”。而我国习惯将“混凝土结构物中实体最小尺寸大于或等于1m的部位所用的混凝土称为大体积混凝土2”。可见大体积混凝土形体庞大，混凝土浇筑量多。因此容易导致因水泥水化蓄热多，混凝土升温快，表面与内部温差大而产生裂缝。大体积混凝土裂缝绝大多数是表面裂缝，其中一部分可能发展为深层裂缝甚至贯穿裂缝，严重影响了混凝土的耐久性，从而表面养护是防止大体积混凝土裂缝的重要措施。然而其表面养护至今仍然是混凝土构筑物成型工艺中的难点，研究和探讨大体积混凝土表面养护方法及其实际效果，对提高混凝土的耐久性有着十分重要的意义。2 自然养护自然养护是指利用自然气温进行的养护。混凝土在浇注成型硬化的初期阶段处于自然条件下，会受到风、雨、干燥、剧烈的温度变化所带来的有害影响，甚至还受到振动、冲击及荷载等方面的作用。自然养护应保护混凝土免遭这些影响，使混凝土结构物的强度与耐久性不断发展，在初期获得所需要的脱模强度。2.1 潮湿养护2当混凝土成型后，如果混凝土表面干燥，内部水分向表面移动，水分向外逸散，水泥水化需水量就不足。即使混凝土表面不发生干燥，但是由于水泥水化收缩，水分移动，也会产生干燥状态。因此，从外部供应水分，维护混凝土内部水泥水化用水是很必需的。这也就需要潮湿养护。潮湿养护期间对抗压强度的影响为同样配合比的混凝土(W/C=0.50，C=330kg/m3，坍落度9cm，含气量4%)，持续潮湿养护180d的强度最高，约40Mpa；持续在空气污染中养护180d的强度最低，只有16Mpa，说明潮湿养护对混凝土强度发展十分重要，如图1。潮湿养护的机理：创造人工湿润环境，如覆盖、浇水等，保持混凝土中的水分，保证水泥的水化反应，特别是在混凝土硬化的初期，保持适当的环境温度和湿度对混凝土强度的提高有显著的成效。潮湿养护有直接放在水中养护，湿砂养护，湿布养护，洒水养护等。图1 潮湿养护对混凝土强度的影响2.1.1 现场水中养护如混凝土公路浇注振捣密实后，经凝结硬化，放水浸泡混凝土表面，这种养护属于现场水中养护。其特点是水温随着气温的变化而变化，气温升高水温也相应升高，按此法养护的混凝土，应与实际结构的混凝土强度一致。2.1.2 湿布覆盖养护用湿布覆盖已浇注好的混凝土表面，并经常撒水，保持潮湿，使混凝土表面处于潮湿状态，这对夏季高温浇注的混凝土养护是很有效的，可避免激烈的干燥。混凝土地面，屋面及各种板材，均可采用此法养护。2.1.3 湿砂养护用湿砂覆盖混凝土表面，阻止混凝土中水分从表面蒸发，使砂子经常处于潮湿状态。此法适用于与土壤接触的混凝土板，基础等混凝土构件的养护。2.1.4 洒水养护3洒水养护包括遮盖加洒水养护和无遮盖洒水养护，这也是目前国内普遍采用的养护方法。遮盖加洒水养护通常采用草袋等覆盖混凝土表面并浇水。这种方法的特点是：用水量大，劳动强度高；同时还存在草袋易于腐烂、寿命短、污染混凝土表面、冬天无法施工并易于引起火灾等。不过遮盖加洒水养护的混凝土比无遮盖洒水养护的强度增长更快，28d强度回弹平均值前者高于设计10以上，后者在设计值左右变动，并且表面有不规则的干缩裂纹。2.2 保水养护(薄膜覆盖养护)为了保持水泥水化的必要用水量，将水密性大的薄膜覆盖于混凝土表面进行养护。分为密封养护，薄膜养护及苫布覆盖养护。主要以不透水汽的薄膜来保持混凝土中的水分，满足混凝土强度增长的需求。这种方法的特点是：操作方法简单，节省劳力。但覆盖过程中存在膜破损和接缝不严的问题。并且实际中由于风大不易固定。2.3 保温养护2在冬季施工混凝土时，为了防止其早期受冻，在混凝土表面敷上隔热材料，保持混凝土中的热量，以此对混凝土进行养护。2.3.1 薄膜加麻袋保温法在工程实践中，主要是以薄膜加麻袋的保温法为主，并且只要按要求做好了，效果是很好的。但往往由于计算的假定与现场实际条件有差别或气温骤变，现场的保温材料数量不能满足要求，覆盖保温材料时人为因素较多，漏铺、少铺的现象也时有发生，导致养护效果有所下降。2.3.2 蒸汽养护蒸汽是混凝土制品养护最常用的热介质，因其凝结放热系数很高，故可用于加热混凝土。蒸汽养护和一般的养护相比，有明显区别，蒸汽养护的混凝土强度、耐久较低，所以一般不采用。2.3.3 太阳能保温法太阳能是有待进一步开发利用的绿色能源。提高太阳能利用率对保护环境有重要意义。太阳能养护是在混凝土制品上加盖集热装置，直接吸收太阳能的辐射能量，通过加热，蓄热使混凝土温度升高而加速硬化的一种养护方法。集热装置同时具有保温作用，给混凝土造成良好的干湿热养护条件。太阳能养护的优点：使用太阳能养护混凝土构件，既达到加速养护的目的，又不消耗矿物能源。一个年产量5000m3左右的混凝土构件企业，与蒸汽养护相比每年可节约标煤500t左右，节约用水1000t以上；与自然养护相比养护周期可缩短一半左右，提高了生产率和场地周转率，并且节约养护浇水5001000t。养护成本低，太阳能保湿法养护费用比自然养护少41%，比蒸汽养护费用少87%，而且可以节省锅炉建造费用等，是一种很好的养护方法。2.4 泡沫塑料板养护采用聚乙烯泡沫板为主要保温隔热材料，以粘、钉结合方式与墙身固定，抗裂砂浆复合耐碱玻纤网格布为保护增强层。三峡工程的坝面，保温材料根据不同部位主要采用1.22.3cm聚乙烯泡沫塑料板(EPE)，外包彩条布，长期外露平面铺50cm细砂，再铺1.2cm厚保温被，对廊道、孔洞均进行封堵。截止1999年底，厂房共浇混凝土649505m3，发现类裂缝共计28条，所有裂缝均已按设计要求及时进行了处理，不会对厂房结构应力、结构稳定、耐久性和安全运行造成影响。总的来说，聚乙烯泡沫板具明显有效的节约能源作用，是符合环保节能的材料。3 养护剂养护养护剂养护是在混凝土表面喷洒或涂刷一层养护剂来养护，养护剂能在混凝土表面形成一层连续且不透水的密闭养护薄膜的乳液或高分子溶液，对提高混凝土性能，保证其具有良好的抗裂等力学性能和耐久性能起到了关键的作用4 。3.1 混凝土养护剂的物理性能各种混凝土养护剂的物理性能基本一致，只是材料组成有所不同。以CY-1高性能养护剂为例，CY-1高性能养护剂是由钙膜形成剂、渗透剂及界面活性剂等成分复合而成。该剂的钙膜形成剂的主要成分是硅溶胶，其喷洒到混凝土表面以后，在渗透剂的协同作用下，能渗入混凝土表面下几微米，并在极短的时间内与水泥的水化产物发生化学反应，从而形成构造致密的保水性良好的一层硅酸钙薄膜5。3.2 混凝土养护剂的基本原理当养护剂喷洒在混凝土表面时, 其中的硅酸盐与混凝土中的氢氧化钙水泥和水作用生成的发生化学反应, 产生硅酸钙与氢氧化物, 渗透在混凝土表面一定范围内, 形成一层较密实、坚固的表层, 能阻止混凝土中游离水分的过早蒸发, 从而使水泥能进行充分的水化反应, 从而保持了混凝土内的水分，进而利用积蓄下来的水达到混凝土养护的目的。3.3 应用混凝土养护剂的工艺要求6对于大体积混凝土，作业方法一般可采用喷涂的方法，将养护剂均匀地覆盖于混凝土表面，喷涂养护剂最恰当时间是在混凝土初凝及表面没有积水后进行。需注意的是：若喷涂面积过大，厚度太薄，将影响混凝土强度；若喷洒面积过小，厚度过大，又会造成浪费。在气温较高时，养护剂用量可酌情增加。4 结语潮湿养护和保水养护方法简单，但要在混凝土养护期保持湿润状态却非常不容易，难在用水不便，特别是在干旱地区或施工用水困难地区表现得更为显著。有的结构难以覆盖与洒水，不便于施工，养护次数与保湿程度不够会影响混凝土的质量。塑料膜包裹或覆盖等法，一般不能很好地贴在混凝土表面，同时也不易做到无缝，混凝土中水分蒸发，吸附于塑料膜下面，混凝土养护保证率低，难以达到应有效果。根据广泛的实践经验分析与总结，混凝土养护剂养护与其他各种现场养护方法相比，具有以下优点7：施工操作简便，现场清洁，交叉作业干扰小；有效降低混凝土养护成本和劳动强度，节约费用50以上；养护后的混凝土构筑物表面水泥色泽加深，观感良好；便于检查与控制养护质量，从而有效提高养护质量的保证率；对难以用洒水及覆盖方法养护及在干旱缺水地域的混凝土结构具有事半功倍的效果；节约工程用水，避免浪费水资源。同强度等级混凝土试块采用不同养护方法效果与经济性比较见表1。表1 同强度等级混凝土试块采用不同养护方法效果与经济性比较养护方法设计强度/Mpa28天强度/Mpa人工费水费养护剂费塑料膜费其他费合计标准20.028.3养护剂20.027.910.0-100.0-1.0111.0塑料膜20.019.5-25.17.0-115.05.0127.0洒水20.017.3-24.5140.067.5-10.0217.5由于养护剂在混凝土试件表面成膜，增加了水分由混凝土向空气环境中散失的势垒，增加了混凝土的保水能力，降低混凝土试件的收缩应力。同时由于混凝土的保水能力提高，基体内水泥水化反应进行顺利，生成较多的水化凝胶体，提高了混凝土的强度值和弹性模量，进而增加了混凝土抵抗收缩变形的能力。对于大体积混凝土，采用潮湿、保水、保温等自然养护方法，不仅劳动强度大，成本高，而且浪费大量的水资源。随着水资源的日趋紧张及水污染的日趋严重，许多地方施工用水已严重短缺，传统方法越来越难以适应现代施工需要。养护剂养护不仅能够保证工程质量，而且可以简化操作，具有明显的环保节水效果，养护成本也可大大降低。由于混凝土养护剂养护因其优点众多，它将会在工程上越来越被接受，特别在大体积混凝土中具有广阔的应用前景。同时还有更多新的养护技术层出不穷，比如说新型混凝土节水保湿养护膜的研制成功，新型混凝土养护被的应用等等。在工程实际应用中，应根据不同的情况，选择最适用的养护方法和养护材料，以达到安全、实用、经济的目的。参考文献：1 陈辉,韩芳垣,大体积混凝土温度裂缝的成因分析及控制措施J,混凝土,2006(2):74-752 冯乃谦,实用混凝土大全M,北京:科学出版社,2001.23 马淑杰,浅谈大体积混凝土的养护J,河北工程技术高等专科学校学报,2007(1):26-284 刘建忠,刘加平,缪昌文,等.养护