張曉燕，孟凡輝，臧金源，丁寧

（1. 日照市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，山東 日照 276826；2. 日照市圣海建筑工程有限公司，山東 日照276800；3. 日照市海川混凝土有限公司，山東 日照 276800；4. 日照市混凝土協(xié)會(huì)，山東 日照 276800）

水作為水泥水化必不可少的物質(zhì)，其在硬化后的混凝土中起到?jīng)Q定性作用，目前對(duì)于混凝土的充分養(yǎng)護(hù)來(lái)獲得可靠的結(jié)構(gòu)和耐久性的混凝土，但這種簡(jiǎn)單易行、廉價(jià)有效的措施卻沒(méi)有被認(rèn)真執(zhí)行，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、甚至不養(yǎng)護(hù)造成混凝土早期開(kāi)裂十分普遍，耐久性受到影響，成為工程應(yīng)用中最大的影響因素。

目前，以飽水多孔高分子材料的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻入混凝土中，增加混凝土內(nèi)部相對(duì)濕度，從而使混凝土自干燥最小化，水泥水化最大化，通過(guò)水分補(bǔ)償降低自干燥和通過(guò)釋放內(nèi)養(yǎng)護(hù)促進(jìn)水化這兩個(gè)特點(diǎn)，來(lái)提高混凝土的性能。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料

（1）水泥：中聯(lián)水泥 P·O42.5。具體性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 水泥性能指標(biāo)

（2）粉煤灰：華能電廠(chǎng)Ⅱ級(jí)，含水量 0.3%，密度2.42g/cm3，28d 活性指數(shù) 75%，需水量比 95%，燒失量2.2%。

（3）礦粉：日照鋼廠(chǎng) S95，3d 活性指數(shù) 85%，28d活性指數(shù) 101%，含水量 0.3%，比表面積 410m2/kg，密度 2.8g/cm3。

（4）機(jī)制砂：細(xì)度 2.9，石粉含量 5%，MB 值0.5%，壓碎值 15%，堆積密度 1470kg/m3，表觀(guān)密度2540kg/m3，含水率 2%。

（5）碎石：5～25mm 連續(xù)級(jí)配，表觀(guān)密度2560kg/m3，堆積密度 1520kg/m3，針片狀含量 10%，泥塊含量 0.2%，壓碎值 7%。

（6）減水劑：日照利盛混凝土外加劑有限公司生產(chǎn)的聚羧酸減水劑，含固量 10.2%，減水率 25%。

（7）內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑：廣西工業(yè)與固廢建材資源化工程技術(shù)研究中心與廣西桂林理工大學(xué)研發(fā)的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，保水率＞90.6%。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)參照 GB 8076—2008《混凝土外加劑》、JC 901—2002《混凝土養(yǎng)護(hù)劑》、GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》、GB/T 20081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

本文采用 C30 和 C50 混凝土配合比不變，只調(diào)整內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻量，研究?jī)?nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響。試驗(yàn)所用混凝土配合比設(shè)計(jì)如表 2 所示。

表2 C30 和 C50 混凝土試驗(yàn)配合比 kg/m3

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)強(qiáng)度和施工性能的影響

內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻量按膠凝材料總質(zhì)量計(jì)，由于內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑成品是液體推薦摻量為 0.5% 采用外摻法，在表 2 中C30、C50 混凝土配合比基礎(chǔ)上外摻內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑。不摻養(yǎng)護(hù)劑的基準(zhǔn)混凝土和內(nèi)養(yǎng)護(hù)摻量為 0.5% 的受檢混凝土同一批次成型一組抗凍。測(cè)試齡期分別為 7d、28d，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻量對(duì)混凝土的強(qiáng)度和施工性能的影響見(jiàn)表 3。

從表 3 中可以看出，在坍落度和擴(kuò)展度變化不大的情況下，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻量為 0.5% 的 C30B 和 C50B 試樣的 7d 和 28d 的抗壓強(qiáng)度最高；摻入內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑時(shí)，C50要比 C30 效果好。內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生影響的原因?yàn)椋簝?nèi)養(yǎng)護(hù)劑改善了混凝土的化學(xué)結(jié)合水的分布，同時(shí)養(yǎng)護(hù)劑還可以為混凝土水化儲(chǔ)存自由水，若混凝土在水化過(guò)程中出現(xiàn)水化不足的情況，養(yǎng)護(hù)劑為混凝土繼續(xù)水化提供化學(xué)結(jié)合水，促進(jìn)膠凝材料能夠繼續(xù)水化，生成更多的水化產(chǎn)物，使混凝土密實(shí)度得到進(jìn)一步的提高，對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生有利的影響；另一方面混凝土是多孔介質(zhì)材料，具有錯(cuò)綜復(fù)雜的微小空隙分布，在內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑釋放自由水時(shí)會(huì)產(chǎn)生微小空隙，這些殘余的孔隙過(guò)多時(shí)會(huì)對(duì)混凝土密實(shí)有一定的影響，從而影響強(qiáng)度。當(dāng)養(yǎng)護(hù)劑超摻后會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，從而對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生不利的影響。

表3 內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻量對(duì)混凝土強(qiáng)度和施工性能的影響

2.2 環(huán)境條件對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

目前，大部分混凝土中摻入內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑主要目的是防止混凝土澆筑后拆模暴露于干燥的空氣中出現(xiàn)失水情況，為了混凝土膠凝材料能夠更好的水化提供條件，提高混凝土強(qiáng)度的同時(shí)也提高混凝土的耐久性。在標(biāo)養(yǎng)、室內(nèi)、室外三種養(yǎng)護(hù)條件下進(jìn)行試驗(yàn)得出數(shù)據(jù)（室內(nèi)條件是溫度 (20±2)℃、濕度 50% 左右；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件是(20±2)℃、濕度大于 95%；室外條件是試塊在室外暴曬，溫度 15～25℃、濕度約在 30% 左右）。根據(jù)表 1混凝土配合比基礎(chǔ)上外摻內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻量分別為膠材總量的 0.5%。將 C30 與 C50 混凝土放在室內(nèi)環(huán)境、室外環(huán)境和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)環(huán)境進(jìn)行對(duì)比。其中干燥—標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度比等試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 4。

從表 4 中可以看出，在坍落度變化情況變化不大的情況下，室外干燥的環(huán)境會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度，當(dāng)摻入內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑時(shí)混凝土 7d 和 28d 的強(qiáng)度室內(nèi)條件和室外條件的強(qiáng)度要高，表明混凝土中摻入內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑以后對(duì)外界環(huán)境影響強(qiáng)度的因素有一定的作用，當(dāng)外界因素影響強(qiáng)度時(shí)要比不摻養(yǎng)護(hù)劑的強(qiáng)度有增強(qiáng)效果。說(shuō)明混凝土中摻入內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑在干燥環(huán)境中對(duì)混凝土有較好的養(yǎng)護(hù)作用，減少水分蒸發(fā)同時(shí)釋放水分提供水化所需的水分，起到養(yǎng)護(hù)作用，同時(shí)對(duì)低水膠比的混凝土效果也非常明顯。

2.3 摻內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土抗凍融的影響

根據(jù) GB/T 50082—2009《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》抗凍性能來(lái)分析混凝土中摻入內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑后對(duì)混凝土耐久的影響。根據(jù)表 2 中混凝土配合比的基礎(chǔ)上摻入內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑后對(duì)混凝土抗凍性能的影響，詳見(jiàn)表 5。

根據(jù)表 5 可以看出，在最佳摻量的養(yǎng)護(hù)劑的混凝土比未摻養(yǎng)護(hù)劑的有一定的抗凍作用，隨著養(yǎng)護(hù)劑的摻量的增加，抗凍效果并沒(méi)有隨著增加，反而出現(xiàn)降低的效果。水在毛細(xì)孔中的結(jié)冰溫度和毛細(xì)孔徑有關(guān)，毛細(xì)孔越細(xì)，冰點(diǎn)下降越多，摻入內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑混凝土抗凍性之所以能提高，也是由于混凝土中摻入內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑后釋放了一些微小的孔隙。隨著內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑的增加微小孔隙增加反而對(duì)混凝土抗凍起到反用，根據(jù)上述凍融破壞機(jī)理，空隙率越小，孔中存留的可結(jié)冰的自由水越少。根據(jù)結(jié)冰壓力假說(shuō)，硬化水泥漿體發(fā)生凍害時(shí)其破壞壓力的來(lái)源有兩種：（1）結(jié)冰時(shí)的膨脹促使孔隙中自由水排出,從而產(chǎn)生靜水壓力；（2）由于結(jié)冰的自由水在所有混凝土試件在抗凍試驗(yàn)后，重量都有不同程度的減少，這主要是由于在抗凍試驗(yàn)中混凝土試件表面開(kāi)口孔內(nèi)自由的水結(jié)冰后體積膨脹后造成試件表面剝蝕，導(dǎo)致重量損失。在適宜的內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻量對(duì)混凝土的抗凍融性能是有利的，隨著摻量的提高混凝土的抗凍融性能變低。

表4 外部條件對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

表5 摻內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)混凝土抗凍性能的影響

3 結(jié)論

（1）混凝土中摻入 0.5% 內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑，對(duì)低水膠比的高強(qiáng)混凝土效果更加顯著。為了提高混凝土在不養(yǎng)護(hù)情況下的力學(xué)性能，內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑摻量應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。

（2）在自然環(huán)境條件下，摻加內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑對(duì)提高混凝土的強(qiáng)度和耐久性效果顯著，對(duì)免養(yǎng)護(hù)的混凝土的強(qiáng)度有很明顯的效果，對(duì)于耐久性有很大程度的提高。