摘 要:詳細(xì)介紹了補(bǔ)償收縮混凝土的工作原理,分析對比了不同養(yǎng)護(hù)方式對補(bǔ)償收縮混凝土性能的影響,并闡述了實(shí)際施工中不同結(jié)構(gòu)部位的養(yǎng)護(hù)方法。
關(guān)鍵詞:補(bǔ)償收縮混凝土,養(yǎng)護(hù),砂漿
中圖分類號:TU755. 7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
1 補(bǔ)償收縮混凝土工作原理
補(bǔ)償收縮混凝土是近年來針對超長現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展起來的一種新的混凝土品種,通過在普通混凝土中摻入一定數(shù)量的膨脹劑,水化后產(chǎn)生一定量的體積膨脹,在鋼筋和鄰位的約束下, 在結(jié)構(gòu)中建立0. 2 MPa～0. 8 MPa 預(yù)壓應(yīng)力,這一壓應(yīng)力可抵消混凝土在硬化過程中產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力,從而使混凝土不裂不滲,實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的超長無縫施工?，F(xiàn)時(shí)市場上的膨脹劑大部分都是硫鋁酸鹽型膨脹劑, 其膨脹源是鈣礬石( C3A ·3CaSO4 ·32H2O) 。以目前比較常用的HEA 抗裂膨脹劑為例,HEA 抗裂膨脹劑是由石膏、硫鋁酸鹽熟料、蒙脫石類礦物熟料、高鋁礬土熟料、粘土質(zhì)熟料和鈣質(zhì)熟料等組成。在水泥中摻入HEA 抗裂膨脹劑后,HEA 參與水泥水化反應(yīng),生成大量膨脹性結(jié)晶水化物———水化硫鋁酸鈣(C3A·3CaSO4·32H2O ,即鈣礬石) ,使體積膨脹18 % ,見下式:
3CA + 3CaSO4 ·2H2O + 32H2O →C3A ·3CaSO4 ·32H2O +2 (Al2O3·3H2O) ,
C4A3S + 2CaSO4 ·2H2O + 34H2O →C3A ·3CaSO4 ·32H2O +2 (Al2O3·3H2O) 。
當(dāng)混凝土膨脹時(shí)受到鋼筋或其他限制物的限制,鋼筋則因混凝土的膨脹而伸長,此時(shí)在鋼筋中產(chǎn)生拉應(yīng)力,在混凝土中相應(yīng)產(chǎn)生壓應(yīng)力,這種壓應(yīng)力能夠抵消導(dǎo)致混凝土開裂的全部或部分拉應(yīng)力,在混凝土中產(chǎn)生0. 2 MPa～0. 8 MPa 預(yù)壓應(yīng)力,能有效地補(bǔ)償混凝土的干縮和冷縮,從而避免混凝土的開裂。同時(shí),大量的鈣礬石晶體填充了混凝土的毛細(xì)孔縫,改善了混凝土的孔結(jié)構(gòu),使毛細(xì)孔變細(xì)、減小,增加了致密性,顯著提高了混凝土的抗裂防滲性能及耐久性和抵抗周圍環(huán)境介質(zhì)侵蝕的能力。適用于結(jié)構(gòu)自防水、抗裂防水混凝土和超長混凝土結(jié)構(gòu)的無縫施工等場合。
2 補(bǔ)償收縮混凝土的養(yǎng)護(hù)
2. 1 不同養(yǎng)護(hù)方法的對比
摻加HEA 混凝土抗裂膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土的主要膨脹源是鈣礬石,從化學(xué)反應(yīng)方程式中可以發(fā)現(xiàn),每生成1 mol 的鈣礬石就要消耗32 mol 的水。如果沒有水,化學(xué)反應(yīng)就會停止,鈣礬石就會停止生成,這樣補(bǔ)償收縮混凝土就會因?yàn)槿狈ε蛎浽炊パa(bǔ)償收縮的作用。由于水泥的水化反應(yīng)亦需要大量的水,攪拌混凝土?xí)r加入的水一部分參與水泥水化反應(yīng),一部分在水泥水化反應(yīng)放熱中蒸發(fā)掉,剩下的小部分水根本不夠生成足夠鈣礬石所需用量,所以要生成足夠的鈣礬石就需要補(bǔ)充額外的水分,這就是補(bǔ)償收縮混凝土必須進(jìn)行養(yǎng)護(hù)和養(yǎng)護(hù)時(shí)必須有足夠水分的原因。為能在實(shí)踐中掌握不同養(yǎng)護(hù)條件對膨脹效能的影響,按照J(rèn)C 47622001 標(biāo)準(zhǔn),對HEA 膨脹劑摻量為8 %的試件進(jìn)行不同養(yǎng)護(hù)條件對膨脹效能影響的試驗(yàn)。
養(yǎng)護(hù)條件:1) 水中養(yǎng)護(hù):砂漿試件一直放在20 ℃±3 ℃的水中養(yǎng)護(hù)。2) 保濕養(yǎng)護(hù):砂漿試件前7 d 放在20 ℃±3 ℃水中養(yǎng)護(hù),7 d 后放在標(biāo)養(yǎng)室木架上(溫度20 ℃±3 ℃,相對濕度90 %以上) 。3) 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù): 按JC 47622001 標(biāo)準(zhǔn), 砂漿試件前7 d 放在20 ℃±3 ℃水中養(yǎng)護(hù),7 d 后轉(zhuǎn)入空氣中養(yǎng)護(hù)(溫度20 ℃±3 ℃,相對濕度65 %) 。4) 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1 :按JC 47622001 標(biāo)準(zhǔn),砂漿試件前7 d 放在20 ℃±3 ℃水中養(yǎng)護(hù),14 d 后轉(zhuǎn)入空氣中養(yǎng)護(hù)(溫度20℃±3 ℃,相對濕度65 %) 。5) 自然養(yǎng)護(hù):砂漿試件放在露天,隨天氣日曬雨淋,每天澆水兩次。試驗(yàn)結(jié)果見圖1。
圖1 充分說明,養(yǎng)護(hù)水的充足與否,直接關(guān)系到補(bǔ)償收縮混凝土的膨脹效能。圖中曲線所示,試件在7 d 齡期時(shí),不論是標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、水中養(yǎng)護(hù)、保濕養(yǎng)護(hù),由于此時(shí)試件是全部浸在水中,其限制膨脹量相差無幾。7 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為0. 027 %。
1) 水中養(yǎng)護(hù):其限制膨脹率在前28 d 增長較快,28 d～60 d 這一時(shí)間段已明顯減緩,因?yàn)樵嚰膹?qiáng)度已經(jīng)發(fā)展起來。14 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為0. 035 % , 28 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為0. 048 %,60 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為0. 051 %。可見,水中養(yǎng)護(hù)可充分發(fā)揮膨脹劑的效能。
2) 保濕養(yǎng)護(hù):將7 d 后的試件轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室保濕養(yǎng)護(hù)(放在木架上溫度20 ℃±3 ℃,濕度90 %以上) ,其情況和水中養(yǎng)護(hù)大致相同,說明只要試件(或混凝土結(jié)構(gòu)) 保持潮濕,其保濕養(yǎng)護(hù)膨脹效果與水中養(yǎng)護(hù)膨脹效果相差不多。14 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為0. 034 % ,28 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為0. 046 % ,60 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為0. 048 %。可見,保濕養(yǎng)護(hù)同樣可充分發(fā)揮膨脹劑的效能。
3) 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù):將7 d 后的試件轉(zhuǎn)入空干養(yǎng)護(hù),此時(shí)由于水分不充足,其限制膨脹率馬上減小,隨齡期的增加,出現(xiàn)負(fù)增長(收縮) ,14 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為0. 004 % ,28 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為- 0. 015 % ,60 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為- 0. 019 % ,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)不能充分發(fā)揮膨脹劑的效能,但可保證少出現(xiàn)和不出現(xiàn)裂縫,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件比較接近實(shí)際的施工條件。
4) 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1 :將14 d 后的試件轉(zhuǎn)入空干養(yǎng)護(hù),此時(shí)由于水分不充足,其限制膨脹率馬上減小,隨齡期的增加,出現(xiàn)負(fù)增長(收縮) ,14 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為0. 035 % ,28 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為- 0. 005 % ,60 d 齡期時(shí)限制膨脹率約為- 0. 008 % ,在抗裂方面有明顯的優(yōu)勢,雖然不能充分發(fā)揮膨脹劑的效能,但可保證不出現(xiàn)裂縫,可見水中養(yǎng)護(hù)對充分發(fā)揮膨脹劑的性能至關(guān)重要,實(shí)際施工中,如果條件許可,應(yīng)當(dāng)首先保證水中養(yǎng)護(hù)的時(shí)間,可充分發(fā)揮膨脹劑的效能。同時(shí),只要能保證養(yǎng)護(hù)的條件符合要求,可在取得相同的限制膨脹率的同時(shí)減小膨脹劑的用量,達(dá)到降低造價(jià)、節(jié)省資金的效果。
5) 自然養(yǎng)護(hù):將成型后的試件模擬現(xiàn)場自然養(yǎng)護(hù),每天澆水兩次,測其限制膨脹量,見圖1。由于自然養(yǎng)護(hù)的試件早期得不到充足的水分,其膨脹效能根本得不到發(fā)揮,試件從一開始就是收縮,試件的限制膨脹率在齡期為3 d 時(shí)約為- 0. 015 % ,前14 d 由于試件強(qiáng)度還是比較低,收縮比較劇烈,14 d 以后收縮趨向緩和。7 d 限制膨脹率約為- 0. 024 %,14 d 限制膨脹率約為- 0. 032 %,28d 限制膨脹率約為- 0. 038 %,60 d 限制膨脹率約為- 0. 043 %,與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的試件差異很大,根本起不到補(bǔ)償收縮的作用,所以加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)是保證補(bǔ)償收縮混凝土施工質(zhì)量的關(guān)鍵。
2. 2 實(shí)際施工中的養(yǎng)護(hù)方法[1 ]
在實(shí)際的施工過程中,針對不同的建筑部位,應(yīng)采用不同的養(yǎng)護(hù)方法。
地下室底板:由于地下室底板四周都有反邊,澆筑完混凝土后會形成一個(gè)小水池,所以在底板終凝后馬上進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)14 d ,然后轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù)。如果蓄水養(yǎng)護(hù)有困難,可用麻袋覆蓋混凝土表面,然后淋水養(yǎng)護(hù),保持麻袋24 h 都處于潮濕狀態(tài),養(yǎng)護(hù)14 d 后去掉麻袋轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù)。
地下室側(cè)壁:必須進(jìn)行帶模養(yǎng)護(hù),現(xiàn)時(shí)建筑施工用的模板是18 mm厚的膠合板,這種板可保溫保濕。只要帶模養(yǎng)護(hù),混凝土墻的水汽被困在模板內(nèi)不能蒸發(fā),對混凝土的養(yǎng)護(hù)非常有好處,混凝土墻的養(yǎng)護(hù)條件類似于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室保濕養(yǎng)護(hù),混凝土終凝后用水淋濕模板即可,帶模養(yǎng)護(hù)不能小于14 d ,拆模后再進(jìn)行淋水養(yǎng)護(hù)至28 d ,保持混凝土的表面濕潤。
樓板:由于施工的需要,樓板不可能進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù),可用麻袋覆蓋混凝土表面,然后淋水養(yǎng)護(hù),保持麻袋24 h 都處于潮濕狀態(tài),養(yǎng)護(hù)14 d 后可去掉麻袋,然后轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù)。樓板下表面則進(jìn)行帶模養(yǎng)護(hù)14 d ,拆模后轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù)。
屋面板:可在澆筑混凝土?xí)r在板的四邊做混凝土的反邊,在屋面板的混凝土終凝后馬上進(jìn)行蓄水養(yǎng)護(hù)14 d ,如果蓄水養(yǎng)護(hù)有困難,可用麻袋覆蓋混凝土表面,然后淋水養(yǎng)護(hù),保持麻袋24 h 都處于潮濕狀態(tài),養(yǎng)護(hù)14 d 后去掉麻袋,再進(jìn)行淋水養(yǎng)護(hù)至28 d ,保持混凝土的表面濕潤。樓板下表面則進(jìn)行帶模養(yǎng)護(hù)14 d ,拆模后轉(zhuǎn)入自然養(yǎng)護(hù)。
參考文獻(xiàn):
[1 ]馬勝利. 補(bǔ)償收縮混凝土在設(shè)計(jì)及施工中的應(yīng)用[J ] . 山西建筑,2004(14) :1122113.
