浅析混凝土养护剂,防止混凝土水分损失

1、浅析混凝土养护剂FH-DI3401摘要混凝土养护在国内外日益得到人们重视，因为混凝土的性能不仅取决于混凝土材料本身，与其养护也有很大关系。随着全国经济迅猛发展，混凝土结构向着复杂化、大面积化发展，特别是机场、桥梁混凝土结构大范围的建造，传统的养护方法已经不适用。 混凝土养护剂是一种较新型养护方法，有着节约水资源、适用于复杂混凝土构件、节约人力物力、降低成本、延长养护时间、提高混凝土后期强度。但目前国内市场上养护剂普遍存在养护机理单一；保水率低，普通低于75%；养护效果不理想。法赫经过多年深入研究混凝土养护剂的作用机理后，研发出一种有机无机复合型养护剂FH-DI3401，该产品用于防止混凝土早期

2、水化水分损失，具有良好成膜性能和抗渗透性能。FH-DI3401养护剂的3d保水率接近80%，28d抗压强度达到92%。关键词：混凝土养护、有机-无机复合养护剂、混凝土强度、混凝土耐久性、成膜、渗透1引言1.1混凝土养护剂背景水泥混凝土是应用最广、用量最大的建筑材料，它具有承载力强、耐久性好，材料来源丰富的诸多优点。混凝土由拌合料施工到完全熟化的过程中，强度和硬度不断上升，这是由于混凝土内部不断的发生水化生成结晶产物所致，所以混凝土的性能不仅取决于混凝土材料配方，同时与混凝土水化程度有很大关系。混凝土浇注后表面水分蒸发很快，内部的水分通过毛细孔进一步挥发到大气中，造成混凝土内部水分不足，后续的水

3、化进行不彻底，从而造成混凝土结构强度低于材料强度标号，同时发生干燥收缩引发裂纹，导致外界腐蚀物质进入混凝土内部发生腐蚀，降低了混凝土的耐久性。因此，养护对于混凝土表面层性能以及整体性能发挥起到至关重要的作用，必须加以重视。混凝土的养护方式很多，基本原理是使混凝土保持一定湿度。传统的养护方式主要包括：水养护、蒸汽养护、埋置养护和塑料薄膜养护。传统养护方式存在一些问题：耗水量大、消耗人力资源、养护不彻底、养护成本高。而在寒冷地区，不适宜洒水养护，因为大量的养护水流入混凝土表层造成冻害，水养护必须在混凝土终凝后才能进行，延误了养护时机。薄膜养护存在着易被大风吹走，破损后养护效果大幅度降低的缺点，而且

4、洒水养护和薄膜养护不适合在现代高层建筑以及复杂混凝土结构的养护。蒸汽养护所需设备较多，操作复杂，能耗大，不适宜大范围应用。养护剂养护是一种新型高效的混凝土养护方式，发展迅速。养护剂是一种喷涂或涂刷在混凝土表面，在混凝土表面形成一层连续不透水的密闭养护薄膜的孔液或高分子溶液。形成的养护膜使混凝土表层与空气隔绝，降低水分蒸发。养护剂养护具有以下几个优点：节约水资源，适用于缺水地区；适用于混凝土构建物的立面或结构复杂的部位;适用于不允许水养护的地区：飞机场、跑道；节约人力物力，降低成本；延长养护时间、提高混凝土后期强度。1.2养护剂的种类及养护机理养护剂主要包括四大类：水玻璃类、乳液类、有机溶剂类、

5、有机无机复合类。（1）水玻璃类养护剂主要成分是硅酸盐，水溶液即水玻璃。主要是利用水玻璃与水泥水化产物Ca（OH）2迅速反应生成硅酸钙胶体，在混凝土表面形成一层胶体薄膜，阻止混凝土内部的水分蒸发。反应式为：水玻璃优点在于渗透性强，反应生成的产物与混凝土成一体，对混凝土表面装饰无影响。但存在着养护剂的保水性能差，保水率低，通常仅为20%30%。（2）乳液类养护剂乳液类养护剂主要包括石蜡乳液、沥青乳液、高分子乳液（丙烯酸乳液），制备工艺是将石蜡、沥青、高分子树脂通过添加乳化剂以及其他助剂乳化而成。作用机理是乳液水分蒸发后，乳液颗粒聚拢形成透湿率较小的薄膜，这层薄膜能够有效附着在混凝土表面，有效防止混

6、凝土表面水份蒸发。乳液类养护剂的优点是操作安全、无毒，保水率高，可达70%80%，性能明显优于水玻璃类。主要缺点是：由于油膜在留在混凝土表面，对进一步装饰不利的影响。如在混凝土泌水未结束就使用溶液造成乳液被混凝土表面水分稀释，进入混凝土表层降低表层混凝土强度和耐磨度。（3）有机溶剂类有机树脂溶液养护机理同乳液类似，溶剂挥发后溶液中树脂颗粒通过干燥聚拢成膜，形成的有机薄膜可以防止混凝土面层水分蒸发。优点保水率较高，缺点：价格偏高，且含有机溶剂，不安全，对人体有害。（4）有机无机复合类养护剂有机无机复合类养护剂通常将无机增密材料和有机成膜材料有效复合，复合后其性能得到提高。有机无机复合类养护剂的主

7、要作用机理是：有机组份通过自身聚合和空气氧化作用形成连续柔软薄膜粘附在混凝土表面，降低了混凝土表面水分蒸发，同时无机组份能够渗透到表面混凝土的毛细孔中，发生化学反应形成胶体物质，这种胶体物质能填塞毛细孔，从而降低水分蒸发。有机无机复合养护剂具有较好的保水性能，保水率大于80%，固能有效提高混凝土的性能。无机有机复合类是未来养护剂的发展方向。（5）吸水树脂养护剂这类养护剂大都是内掺于混凝土中，材料具有很强的吸水性能，能够吸收自身重量的几百倍水能力，而在混凝土水化过程，吸水树脂在碱性的环境释放水分，为混凝土水化提供所需的水，但这种养护剂成本较高，而且养护效果也不突出。1.3国内外研究现状（1）国外

8、养护剂研制现状20世纪40年代初期，美国最先成功研制出混凝土薄膜养护剂，随后，英国和日本等国也相继研制出多种混凝土养护剂，并大量应用与现场浇注混凝土的养护，具有明显的经济效果。50年代后期，英国明文规定在飞机场混凝土跑道、公路混凝土车道等工程上推广使用养护剂。美国于1958年颁布了养护混凝土的技术标准ASTMC30958，使养护剂更进一步得到推广应用。国外养护剂品种很多，美国研制的养护剂产品从组成成分不同分为溶剂型和乳液型2大类，前者具有憎水性，后者具有亲水性。并有不同色彩的养护剂适用于不同季节和环境的混凝土养护。俄罗斯使用石蜡水乳液养护剂，这类养护剂无毒，原料易得，制备出的材料性能稳定性好，

9、易于施工，保水性能良好。（2）国内研究现状我国从70年代开始研究混凝土养护剂。我国制备的混凝土养护剂按成膜材料分主要有4类:水玻璃类、乳液类、溶剂型树脂溶液、有机无机复合类。其中有机无机复合类养护剂有效克服了单一无机或有机养护剂养护效率低的确定，也存在这成膜质量不稳定，无机组份渗透性差，养护时间不宜控制、喷涂工艺复杂等问题。1.4本文研究的意义和目的我国在混凝土养护剂方面由于研究起步晚，制备原材料较少，养护剂的性能参差不齐，根据交通更部公路工程检测中心和中国建筑材料科学研究院对我国70余种养护剂的测试， 75%保水率只有1/3厂家，说明我国目前养护剂总体保水性差，与国外产品存在较大差距。鉴于以

10、上问题，上海法赫研发出一种有机无机复合型养护剂FH-DI3401，该产品用于防止混凝土早期水化水分损失，具有良好成膜性能和抗渗透性能。2、混凝土养护剂FH-DI3401材料的选择与制备一种高效复合型养护剂应有以下特点：1）养护剂的有效保水率较高，接近80%的保水率；2）能够在较大程度上提高养护混凝土的力学性能及耐久性；3）能够提高混凝表面强度与致密度4）制备工艺简单，施工方便，成本低廉；5）养护剂乳液储存稳定性好。6）养护剂能够适用在不同的场所。2.1混凝土养护剂材料的确定2.1.1有机成膜组份FH-DI3401养护剂有机成膜组份主要作用是形成密闭薄膜达到保水目的，故其应具有良好的成膜能力，另

11、外成膜组份不应破坏混凝土表面结构。常用有机成膜主要包括石蜡乳液、有机高分子乳液两大类。石蜡乳液操作安全，可以有效防止混凝土表面水分蒸发，保水效果良好。但石蜡乳液存在以下问题：石蜡膜在养护后易留在混凝土表面，对进一步装饰与浇筑不利；同时，如混凝土表面还有泌水情况，石蜡乳液会被稀释降低养护效果，稀释后的石蜡乳液扩散到混凝土表面造成混凝土表面性能下降。有机高分子乳液主要包括丙烯酸及其聚合改性乳液；在空气氧化和内部化学反应生成连续的薄膜。这些高分子乳液具有成膜能力良好，成膜时间短，成膜柔韧性好的优点，但是存在涂膜较薄，水分损失大的缺点。本文是将石蜡乳液与丙烯酸高分子乳液复合形成有机成膜材料，一方面发挥

12、协同效应提高最终制得的养护剂保水性能，另一方面也降低了石蜡膜的残留对混凝土表面性能影响的风险。通过保水率试验得出，最佳的石蜡与高分子丙烯酸乳液掺量，丙烯酸乳液占复合乳液的10%20%性能比较好。2.1.2无机增密组份FH-DI3401养护剂无机增密组份具有高化学活性及高渗透性，主要作用是有效渗入混凝土表面层，与水泥水化产物反应生成胶体物质，阻塞混凝土表面微孔，阻止水分蒸发，达到养护目的。1、硅酸盐增密机理：反应生成的CaSiO3不溶于水且属纳米材料，能够堵塞混凝土表面的毛细孔，且本身也属于混凝土强度组成部分，提高混凝土表面强度。2）硫酸盐增密机理：生成的产物二水石膏在混凝土中膨胀结晶，堵塞混凝

13、土表面孔隙，降低混凝土内部水分蒸发。本文同时选用硅酸钠和硫酸铝进行增密。2.1.3添加剂1）早强剂，能够提高混凝土表面强度，是混凝土表面较内部硬化快，密封表面层孔隙，降低混凝土水分蒸发损失。添加量为1%5%。2）憎水剂，选择有机硅防水剂通过表面渗透作用，渗入到混凝土毛细孔中，与混凝土中硅酸盐反应在混凝土毛细孔中形成防水屏障，不仅具有保水作用，而且能够提高混凝土材料抗渗、防腐、抗冻等性能。添加量为1%3%。2.2.混凝土养护剂材料的制备石蜡与丙烯酸复合乳液（丙烯酸占20%）100份无机硅酸钠和硫酸铝15份早强剂3份憎水剂2份水 2030份按比例称量个组份材料。将石蜡与丙烯酸通过乳化剂和适量的水配

14、制成有机组份混合液，搅拌均匀，搅拌速度2001000r/min。然后将无机组份分别加入混合液中，并加入添加剂早强剂、憎水剂物质一起搅拌均匀。3、混凝土养护剂FH-DI3401的性能研究3.1保水率混凝土的各种养护方法中最重要的性能指标是保水率，参照我国规范建材行业标准JC901-2002水泥混凝土养护剂以及交通行业标准JT/T522-2004公路工程混凝土养护剂进行保水率测试。采用混凝土试件研究养护剂性能，3d有效保水率。表一.不同养护方式的保水率从试验结果可以得到：FH-DI3401养护剂试样的湿水率低于干燥养护下的对比试样，明显起到降低水分蒸发目的；而且从失水表中可以看出，试件大约在初凝4

15、h有明显的损失，因此对混凝土初凝到终凝阶段进行养护是必要的，而传统的洒水养护必须在试件终凝后采取，耽误了最佳的养护时机。通过试样外观看，养护剂养护的试样表面湿润、密实，说明养护剂起到了养护效果。3.2养护剂对混凝土强度的影响3.2.1不同养护方式对混凝土强度的影响本文采用了四种养护方式进行对比：养护剂养护、标准养护、干燥养护、湿布养护，分别测试试件在不同龄期的抗压强度。表二.不同养护方式下的混凝土强度从表中看出，FH-DI3401养护剂养护混凝土的强度高于其他的养护方式，接近标准养护。这证明了养护剂能够达到提高养护试件强度的目的，原因是复合型养护剂喷涂与混凝土表面，其有机/无机复合体系能够在混

16、凝土表面形成一层致密薄膜，是混凝土与空气隔绝，降低水分损失，保证水泥水化的进程形成稳定的结晶，提高了混凝土强度。而在干燥养护条件下，混凝土会因水分损失过多水化不充分，不能发挥应有的强度。洒水养护要求洒水及时的缺点，在现场很难保证这点。3.2.2养护剂种类对混凝土强度的影响本文通过市场上几大养护剂与上海法赫研发的复合型养护剂进行了对比试验，测试了采用不同养护剂养护的保水率与强度试验，结果如下：图1 养护剂种类对混凝土强度的影响其中Ereducer是有机养护剂、DC-F1是水玻璃养护剂、红旗牌的是石蜡型养护剂，可以看出上海法赫研制的复合型养护剂的保水率最高，而水玻璃养护剂的保水率最差，抗压强度曲线

17、可以看出，混凝土的强度与保水率之间有密切关系，保水率高抗压强度越高，上海法赫研发的养护剂试件强度比干燥对比试件高出了78Ma。3.3养护剂种类对混凝土耐久性能的影响3.3.1对混凝土开裂性能的影响混凝土中存在许多微裂纹，微裂纹不可避免，这些微裂纹（小于0.05mm）大部分是混凝土在凝固收缩引起的，部分是外力作用引发的，采用养护剂养护的混凝土可以提高混凝土的抗裂性能，减少了裂纹数量和减小了裂纹尺寸。表三.不同养护方法对混凝土开裂影响可以看出干燥养护的混凝土由于失水多，平均开裂面积与裂纹数量都大，相比之下，采用养护剂养护和洒水养护的裂纹少，养护剂养护的效果最好。3.3.2对混凝土抗渗性能的影响混凝

18、土抗渗性是混凝土在压力水作用下抵抗渗透的能力。混凝土的渗透是在压力作用下通过混凝土内部毛细孔的迁移过程，与混凝土孔隙结构有关，同时也与混凝土中微裂纹有关。由于混凝土自身材料特点混凝土内部孔隙和裂纹不可避免，使得外界的水能够渗透到混凝土内部造成腐蚀破坏，使用养护剂可以减少裂纹，提高混凝土抗渗性能可以延长混凝土的使用寿命。采用四种养护方法对比：养护剂养护、干燥空白养护、标准养护、洒水养护，试验结果如下：图2 不同养护方法对混凝土渗透性影响可以看出，喷涂FH-DI3401养护剂的混凝土试件抗渗性能比干燥养护条件下空白试件好。因此采用复合型混凝土养护剂可明显提高混凝土的抗渗性能。复合型养护剂喷涂混凝土

19、表面，形成有效养护膜，极大程度减少了混凝土的水分蒸发，促进了水化过程。可见养护剂影响了混凝土的孔隙率，提高了混凝土密实性、抗渗性耐久性。3.3.3对混凝土收缩性能的影响混凝土在凝固过程中，由于水分的蒸发会产生收缩变形导致干缩开裂，影响混凝土耐久性。本文研究三种养护方式，标准养护、养护剂养护、湿布养护，观察它们的混凝土试件收缩量。表四.不同养护方法对混凝收缩性能影响结果表明：使用FH-DI3401养护剂养护后明显降低了混凝土的干燥收缩。说明养护剂通过减少混凝土水分蒸发，降低了混凝土的干燥收缩，改善混凝土的体积稳定性，降低了混凝土收缩开裂的风险。养护剂中的有机成分在混凝土表面形成密闭养护膜，无机组

20、份渗透混凝土表面发生反应堵塞表面毛孔，从而减少混凝土水分的蒸发，因此养护剂养护下混凝土收缩减小。3.3.4对混凝土耐磨性能的影响混凝土的耐磨性不仅与混凝土自身的水泥品种、水泥强度及其骨料有关，与养护条件有密切关系。耐磨性能是道路、桥梁等混凝土结构重要的性能之一。通过在混凝土表面喷涂FH-DI3401养护剂养护28d后进行磨损试验，结果表明，喷涂养护剂的混凝土磨损量比空白对照试样的小很多，而且随着养护剂的用量增加，耐磨性能提高，说明了养护剂对混凝土表面功能有很大改善，这是因为养护剂使混凝土表面层水分不易蒸发损失，保证了水泥充分水化硬化，致密度和硬度都提高，另外养护剂中无机组份可以渗透到混凝土表面

21、层下发生反应提高了表层硬度，而且添加剂的催化剂也有提高混凝土表面强度的作用，综合作用提高了混凝土的耐磨性。4、混凝土养护剂FH-DI3401的特点1）有机无机复合材料，保水性能高2）特别适用与表面面积大、结构复杂的混凝土结构3）适合机场、桥梁、高层建筑4）节约水资源、节约成本5、混凝土养护剂FH-DI3401的应用应用：适用于公路、机场、烟囱、冷却塔、高层建筑等混凝土工程及水泥制品，可取代草袋覆盖浇水养护，节约养护费用。图3 混凝土养护剂的现场应用6、混凝土养护剂FH-DI3401的技术数据表五.混凝土养护剂FH-DI3401技术数据7、混凝土养护剂FH-DI3401的施工与注意事项7.1混凝

22、土养护剂的FH-DI3401的施工施工工艺：本产品严禁加水稀释，或与其它养护剂混用；喷涂为佳，喷头距混凝土表面30cm；混凝土初凝时喷涂第一层，待养护剂基本成膜后再在其垂直方向喷第二层（夏季20min、冬季约1h）。养护剂用量宜控制在0.150.25kg/m2。适用于5以上施工。当新浇注的混凝土初凝以后（约46h），或混凝土脱模后，立即用喷洒设备将本产品喷洒成均匀的薄膜，也可用刷子或滚筒涂布。推荐面积：推荐每公斤喷洒或涂布46m2。具体应用面积根据施工需要和混凝土表面性质而定。建议先进行小范围施工以确定面积7.1混凝土养护剂的FH-DI3401的注意事项1）养护剂用人工涂刷或机械喷洒均可，但机械喷洒的涂膜均匀，操作速度快，尤