哈密西部建设有限责任公司 新疆维吾尔自治区哈密 839000
摘要：研究了混凝土养护剂的有效保水率、抗压强度比以及对混凝土的抗碳化深度的影响。结果表明，养护剂使用量达200g/m2 时，养护剂的有效保水率达90%以上，抗压强度比达95%以上。针对C30和C55混凝土，养护剂能够降低28d碳化深度降低68%和60%左右。西部极端干燥条件下的实体桥梁结构的墩柱应用发现，养护剂可显著抑制混凝土表面的干燥收缩开裂，提高混凝土结构服役性能。
关键词：养护剂；混凝土；干燥开裂
前言
新浇筑的混凝土在干燥环境中，由于与空气之间存在一定的湿度差，混凝土内部水分会逐渐向外部蒸发，减少了水泥正常水化所需的水分。水泥水化带来混凝土强度的不断发展，但其只能在由水分填充的毛细管内发生，因此，抑制水分蒸发才能使水泥颗粒充分水化，进而保证混凝土强度发展。此外，失水引起的湿度梯度和应力集中会造成混凝土塑性收缩和干燥收缩开裂，裂缝的产生将会削弱混凝土的密实性，降低其抗弯强度和耐久性。因此，加强混凝土养护，减少混凝土内部水分蒸发，促进水泥的水化发展并抑制混凝土的开裂，对提高混凝土耐久性和服役性具有重要的意义。[1-3]
混凝土的养护方法有多种，目前我国大量使用的养护方法仍是自然养护、洒水养护、铺草袋和铺薄膜养护等，不仅消耗大量的人力、财力和水资源，而且养护质量波动较大。特别是对于一些立面和复杂混凝土结构部位，传统的养护方法已经无法有效发挥作用，极大地落后于现代建筑工业的迅速发展趋势。[4-6]
对于我国西部极端干燥的环境，例如新疆哈密地区，属于温带大陆性干旱气候，夏季极端高温达44℃以上，每年8级以上风平均22.2天，干燥少雨。并且，哈密地区水资源不足，采取洒水养护等方式成本较高。混凝土表面干燥失水现象更加严峻。
养护剂养护是指在新浇筑混凝土，拆模后待混凝土表面干燥后喷洒养护剂，操作简单、成本较低。养护剂养护对混凝土结构形式和施工条件适应范围较广，养护质量温度可靠。因此，采用喷洒养护剂进行养护在大型水利工程、桥梁工程、公路铁路工程等结构中已经越来越广泛地使用了。美国《Guide to Curing Concrete》（混凝土养护方法）（ACI 308 R）中更是直接推荐使用养护剂在各种工业与民用建筑结构中进行混凝土的养护。[7-10]
本研究首先通过室内试验，研究了养护剂对C30和C55混凝土保水率、抗压强度比、抗碳化性能的影响，表明养护剂能够有效降低混凝土表面水分蒸发，同时能够显著提升混凝土的抗碳化性能。此外，在新疆哈密某桥梁工程中的应用表明，养护剂能有效降低混凝土表面的干燥开裂，提升混凝土的耐久性。
1 原材料和配合比
1.1 试验用原材料如下：
水泥：天山 P.O.42.5 水泥和P.Ⅱ. 52.5水泥；
粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰；
细集料：表观密度为2650 kg/m3，细度模数为2.6；
粗集料：粒径为5～20mm，表观密度为2810 kg/m3；
减水剂：聚羧酸系高性能减水剂。
养护剂：有机成膜型混凝土养护剂，该养护剂为乳白色液体，成膜后浸水不溶解，干燥时间为1h。
2.2 碳化深度
抗碳化试验试验按照GB 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》中相关规定进行。
2.3 养护剂的喷涂
试件成型后置于室温条件下，（24±2）h后脱模。养护剂养护试件为混凝土脱模后在试件表层涂覆一层混凝土养护剂，待养护剂成膜干燥后，再将试件放入环境箱中进行养护。将试件放入室温条件下（（20±2）℃、（60±5）%RH）干燥养护一定龄期后取出进行试验。
3 试验结果与分析
3.1 养护剂的有效保水率和抗压强度比
按照JC 901-2002《水泥混凝土养护剂》规定，养护剂有效保水率测试在温度为（38±2）℃，湿度为（32±3）%RH，风速为（0.5±0.2）m/s的环境中进行。养护剂的涂覆量分别是100 g/m2、200 g/m2和300 g/m2，测试结果如图1和表3所示。
从图1可以看出，当养护剂的使用量从100 g/m2增加到300 g/m2时，C30和C55混凝土中，有效保水率分别从81%增加到93%和从83%增加到94%，养护剂使用量越多，有效保水率越高。从有效保水率来看，200 g/m2的使用量能够保证较高的保水率，性价比最高。
从表3可以看出，当养护剂的使用量达到200g/m2时，养护剂的28d抗压强度比能够达到95%，即达到JC 901规定的一等品要求。
3.2 养护剂对混凝土碳化深度的影响
混凝土试件干燥养护到28d时，取出试件，分别测试试件的7d和28d碳化深度，测试结果如图2和图3所示。养护剂的使用量均为200g/m2。
图3 混凝土养护剂对C55混凝土7d和28d碳化深度的影响（用量：200g/m2）
从图2和图3可以看出，混凝土养护剂可以显著降低混凝土的7d和28d碳化深度。对C30混凝土试件，7d碳化深度可降低约77%，28d碳化深度可降低约68%。对C55混凝土试件，7d碳化深度可降低约67%，28d碳化深度可降低约60%。值得说明的是，由于处于干燥养护条件下，实验室测试的碳化深度比常规的标准养护条件下高很多，这也突出了养护对抗碳化性的重要性。并且，C55混凝土自身密实性较高，因而28d碳化深度较低，养护剂的抗碳化性效果没有对于C30混凝土显著。
养护剂能够显著降低混凝土的碳化深度，是由于其能够形成致密的薄膜，抑制二氧化碳等侵蚀介质的进入同时抑制水分散失，进一步提高混凝土水化程度，混凝土基体密实性进一步提高，因此可以有效提高混凝土的抗碳化性。
4 工程应用
为了研究在西部极端干燥条件下，养护剂对桥梁结构早期养护性能的影响，表征其对混凝土表面干燥开裂的影响程度，选择在新疆哈密某混凝土桥梁结构的墩柱外表面进行对比研究，该墩柱强度等级为C45，所处环境的白天平均温度为35℃，风速约12 m/s。
选择同时浇筑墩柱作为对比，在其拆模后于混凝土表面干燥后涂刷养护剂，养护剂的使用量为200 g/m2，涂刷于墩柱表面。28d之后对比观察，从图5和图6可以发现，未使用养护剂的混凝土表面干燥开裂较多，使用养护剂之后，混凝土表面干燥开裂大幅减少。
图6 混凝土墩柱外表面使用养护剂28d未见干燥开裂
5 结语
本文研究了混凝土养护剂的有效保水率、抗压强度比及其对混凝土碳化深度的影响，同时在西部极端干燥条件下进行应用研究，结果表明：
（1）养护剂使用量在200 g/m2及以上时，养护剂的有效保水率达90%以上，同时抗压强度比达95%以上，养护剂的使用量越大，有效保水率越高。
（2）养护剂可以有效降低混凝土的碳化深度，C30混凝土28d碳化深度可以降低68%左右，C55混凝土28d碳化深度可以降低约60%。
（3）养护剂能够大幅降低极端干燥条件下实体混凝土结构表面的干燥开裂，提高混凝土结构的抗裂性和耐久性。
养护剂可有效抑制混凝土内部水分蒸发，促进水泥充分水化、提升混凝土密实性，从而增强混凝土结构的抗碳化性和抗裂性。对一些实体混凝土结构，养护剂将能够有效保证混凝土养护质量，抑制混凝土干燥开裂，提升混凝土结构工程的耐久性能和服役性能。
参考文献
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[10]ACI Committee 308R. Guide to Curing Concrete[S]，American：American Concrete Institute，2001.
论文作者:盛继广
论文发表刊物: 《建筑学研究前沿》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/29
标签：混凝土论文; 干燥论文; 深度论文; 哈密论文; 抗压强度论文; 条件下论文; 水化论文; 《建筑学研究前沿》2017年第10期论文;