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早期養(yǎng)護對現(xiàn)代混凝土的重要意義
【摘要】通過早期養(yǎng)護對混凝土強度、.抗裂性、.碳化性能、.混凝土路面(地面)表層強度、.夏(冬)期混凝土性能的影響及工程實踐經(jīng)驗分析,充分說明早期養(yǎng)護對現(xiàn)代多組分混凝土性能實現(xiàn)的重要性。提出了針對不同環(huán)境、.不同溫度及具體工程情況需采取的早期養(yǎng)護措施,對進一步提高工程質(zhì)量、.避免或減少質(zhì)量缺陷具有非常重要的現(xiàn)實意義。
前言
混凝土性能的變化與周圍環(huán)境有著很大的關(guān)系,好的環(huán)境可以促進混凝土性能的發(fā)展,使其更好地服務(wù)于結(jié)構(gòu)。惡劣的環(huán)境也可以使混凝土性能劣化,影響整個工程的質(zhì)量。隨著商品混凝土的蓬勃發(fā)展,現(xiàn)代混凝土已不是過去砂子.石子.水泥的簡單組合,在混凝土生產(chǎn)中大多摻加了礦粉.粉煤灰及具有各種功能的外加劑,這些材料的加入都必須為其創(chuàng)造一個適宜的環(huán)境,才能使各種材料組合發(fā)揮出最佳性能。
因此,混凝土澆筑完畢后 ,需要在一定時期內(nèi)保持適當?shù)臏囟群妥銐虻臐穸?,以滿足混泥土的良好硬化條件。為滿足這種硬化條件所采取的措施,稱為混凝土的養(yǎng)護。溫度.濕度及養(yǎng)護延續(xù)的時間是混凝土養(yǎng)護的三大要素?;炷列阅茉缙谧兓^快,后期逐步平穩(wěn),這是混凝土性能依時間變化的一個基本規(guī)律。因此,早期養(yǎng)護對保證混凝土性能的實現(xiàn)有著特別重要的作用。
然而,長期以來,養(yǎng)護的重要性并沒有引起施工及監(jiān)理人員的足夠重視。由于受技術(shù)水平、質(zhì)量意識及盲目的超趕進度等原因的影響,混凝土得不到科學(xué)、充分的養(yǎng)護。結(jié)果造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、強度低、耐久性差等質(zhì)量問題。使混凝土不能發(fā)揮其應(yīng)有的性能
本文從五個方面就早期養(yǎng)護對現(xiàn)代混凝土的重要性進行分析。
1 對混凝土抗壓強度的影響
為了分析養(yǎng)護條件對混凝土強度的影響,我們分別選用C20、C25、C30、C40四種強度等級混凝土(均摻加了25%礦粉、15%粉煤灰)制作150mm×150mm×150mm的試塊。
混凝土試塊成型后如不采取任何養(yǎng)護措施,其28d抗壓強度可損失25℅以上,且對低強度等級混凝土影響更大。這主要因為混凝土中摻加了較多的礦粉、粉煤灰,混凝土強度增長緩慢,而低強度等級混凝土早期強度更低,混凝土密實度不夠,這時混凝土如得不到保濕養(yǎng)護,內(nèi)部水分更易散失,影響其水化反應(yīng),從而使強度大大降低。
如能保證7d標準養(yǎng)護,則混凝土28d抗壓強度基本能達到標準養(yǎng)護的90℅左右,且越早期的養(yǎng)護對混凝土影響越大。
在不能充分養(yǎng)護的情況下,對混凝土試塊的影響比對混凝土結(jié)構(gòu)物的影響要大。工程結(jié)構(gòu)物實體體量一般都大,內(nèi)部混凝土強度下降要小于試塊的,但對表層混凝土及對一些薄壁結(jié)構(gòu)影響仍較大。
2 對混凝土抗裂性能的影響
在自然環(huán)境下,混凝土將產(chǎn)生一些體積變形,當內(nèi)外混凝土體積變形不一致時,混凝土有可能產(chǎn)生開裂?;炷恋拈_裂與否取決于內(nèi)外變形差異的大小與混凝土的抗裂能力。如果前者大于后者,混凝土將出現(xiàn)開裂,如果后者大于前者,混凝土則不開裂。要提高混凝土的這種早期抵抗能力,對混凝土進行較好的早期養(yǎng)護是十分重要的。大多數(shù)的混凝土開裂都發(fā)生在塑性收縮階段,水泥水化引起混凝土體積收縮,由于失水后得不到及時保濕養(yǎng)護而使混凝土產(chǎn)生開裂。
最典型的就是在干燥、高溫季節(jié)現(xiàn)澆混凝土樓板的開裂問題,每年的春季由于干燥、風(fēng)大,是現(xiàn)澆樓板裂縫的多發(fā)季節(jié)。裂縫的形式主要有兩種,一種是表面不規(guī)則的淺表性裂縫,這種裂縫是在混凝土初凝后,水化速度加快,混凝土得不到及時的保濕養(yǎng)護,由于失水而產(chǎn)生收縮裂縫,這與混凝土的砂率、水灰比、坍落度等關(guān)系不大。另一種裂縫則是貫穿至板底的深度裂縫,混凝土初凝后開始出現(xiàn)裂縫,施工人員就對出現(xiàn)的裂縫實施拍打、抹壓,這時混凝土未終凝,正是強度發(fā)展最快、最脆弱的時候,由于施工人員的踩踏,混凝土受到內(nèi)部鋼筋的剪切作用而出現(xiàn)順筋裂縫。形成貫穿性裂縫的另一種原因就是為了搶進度,過早往板面上堆放架管、鋼筋、磚等物體,同樣是在混凝土強度發(fā)展最脆弱的時候,在荷載作用下使混凝土受到內(nèi)部鋼筋的剪切作用而出現(xiàn)順筋裂縫。過早的荷載造成混凝土結(jié)構(gòu)受損,再長的養(yǎng)護期也不能彌補早期的結(jié)構(gòu)損傷。這種順筋貫穿性裂縫不僅造成板面滲水,而且可導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋的誘蝕,最終將對混凝土耐久性造成嚴重影響。
這兩年裂縫解決的最好辦法,就是保證混凝土振搗、抹面完成后,確保初凝前在混凝土板面上覆蓋一層塑料薄膜保濕養(yǎng)護,最好是邊抹面邊覆蓋(見圖1),在混凝土強度未達到1.2MPa(春季一般30h,夏季一般20h,冬季一般48h以上),確?;炷涟迕娌簧先思岸逊盼矬w,使混凝土能有足夠時間產(chǎn)生抵抗混凝土變形的早期強度。近幾年由于我們積極與客戶交流、溝通以及監(jiān)理、施工人員認識的提高,現(xiàn)澆混凝土樓板施工采取以上早期保濕養(yǎng)護措施后已基本解決了裂縫問題。
另外還有兩種容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫的情況與混凝土早期養(yǎng)護不當具有直接關(guān)系。一種是大體積混凝土澆筑時隨著厚度的增加,水泥水化速度加快,內(nèi)外溫差加大,混凝土初凝時間提前,這時應(yīng)確保在混凝土初凝前即覆蓋一層塑料薄膜保濕及覆蓋棉毯保溫(保溫的目的是為了使混凝土內(nèi)部溫度平穩(wěn)散發(fā))養(yǎng)護,保證混凝土不因失水過快及溫差過大而產(chǎn)生裂縫。另一種容易產(chǎn)生裂縫的部位是較長的連續(xù)墻體,施工單位為了減少模板運轉(zhuǎn)周期,混凝土澆筑后不到30小時模板就拆除了,混凝土表面得不到及時、充分的濕養(yǎng)護,混凝土早期收縮過大而產(chǎn)生裂縫?;炷翂w不宜過早拆模,早期有模板附著在混凝土表面可起到保濕作用。根據(jù)氣溫情況一般混凝土澆筑2~3天后拆模,拆模后立即涂刷養(yǎng)護劑或掛棉毯澆水養(yǎng)護(冬季不可澆水)。
以上所述新澆筑混凝土的這些特點導(dǎo)致了混凝土容易變形、產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,而引起開裂?;炷翝仓?,要防止混凝土表面受環(huán)境影響(如風(fēng)吹、暴曬、氣溫驟降等)而引起激烈變化,及時養(yǎng)護就是為混凝土提供一個良好的環(huán)境,使混凝土能夠進行正常的水化反應(yīng),產(chǎn)生早期強度,以提高混凝土抵抗各種變形的能力,防止或減少因早期干燥收縮而產(chǎn)生開裂。
3 對“雙摻”混凝土路面(地面)表層強度的影響
隨著商品混凝土的發(fā)展,現(xiàn)在大、中城市中混凝土路面(地面)工程,基本上由現(xiàn)場攪拌改用商品混凝土來澆筑。商品混凝土由于采用罐車運輸?shù)奶攸c,坍落度比現(xiàn)場攪拌生產(chǎn)的混凝土要大,且混凝土中一般摻加礦粉、粉煤灰。這種情況下,要避免由于混凝土路面(地面)面層強度降低而造成起砂、起粉現(xiàn)象,在商品混凝土滿足強度要求的前提下,更要重視混凝土的施工及養(yǎng)護過程控制。 針對此類問題,我們進行了大量的工程跟蹤檢查。 通過分析我們認為主要從以下三個方面控制,可很好地解決混凝土路面(地面)起砂、起粉現(xiàn)象。
(1) 嚴格控制混凝土坍落度在80±20mm范圍。
(2) 混凝土路面的抹面:第一步先找平抹平,待混凝土表面無泌水時(最好采用真空吸水工藝),先用帶有浮動圓盤的重型抹面機粗抹一遍,將混凝土表面浮漿抹進混凝土內(nèi),然后用帶有震動圓盤的輕型抹面機或人工細抹一遍,最后人工壓光抹平。采用抹面機抹平及人工抹面壓光過程中嚴禁在混凝土路面上灑水。
(3) 混凝土路面(地面)養(yǎng)護?;炷恋孛婷鎸右话悴捎美?/FONT>壓痕或刻痕成型。混凝土地面壓光成型、混凝土路面拉毛或壓痕后應(yīng)隨即覆蓋一層塑料薄膜,塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護3天內(nèi)應(yīng)禁止人員行走,使混凝土面層得到最早期的保濕養(yǎng)護,后期應(yīng)澆水養(yǎng)護至14天。這對提高混凝土面層強度可起到至關(guān)重要的作用。路面(地面)澆筑施工早期不宜采用澆水養(yǎng)護,由于商品混凝土大都摻加了礦粉、粉煤灰,混凝土早期強度增長緩慢,如采用澆水養(yǎng)護,過早由于混凝土表面強度低,面層易被水浸泡剝落,而等到面層具有一定強度再澆水養(yǎng)護,這時由于早期失養(yǎng),混凝土表面強度將會大大降低,這在干燥、高溫季節(jié)將更為嚴重。在冬季施工,如混凝土路面(地面)不能保證早期保溫養(yǎng)護,混凝土路面受凍,都可造成混凝土路面起砂、起粉現(xiàn)象。
從以上分析的三個方面控制措施看,前兩方面措施與養(yǎng)護無關(guān),且是很關(guān)鍵的,但混凝土路面的早期養(yǎng)護對避免混凝土路面(地面)起砂、起粉現(xiàn)象也是至關(guān)重要的,必須認真做好的
4 對混凝土碳化的影響
通常情況下,混凝土空隙中充滿了由于水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的Ca(OH)2飽和溶液,其堿度很高,PH值在11以上。這種堿性介質(zhì)對鋼筋有良好的保護作用,使鋼筋表面沉積一層致密的、難溶的Fe2O3、Fe3O4和Fe(OH)2薄膜,稱為鈍化膜,它可保護鋼筋不被腐蝕。而當空氣中的CO2 與混凝土中的Ca(OH)2反應(yīng),生成中性的CaCO3后,混凝土即碳化。碳化后的混凝土PH值降低,對鋼筋的保護作用減弱。
影響混凝土碳化速度的因素很多,但主要還是混凝土的密實度,即抗?jié)B性能,它影響CO2在混凝土內(nèi)的擴散速度。混凝土越密實,外界氣體只能作用于混凝土表面而向內(nèi)部滲透比較困難,混凝土碳化速度就會非常緩慢。
隨著混凝土技術(shù)的進步,大量礦粉、粉煤灰摻加到混凝土中,不僅使大量工業(yè)廢料得到利用,同時改善了混凝土的許多性能。但隨著大量摻合料的摻入,混凝土的堿度下降,將使混凝土碳化速度加快。
在大量的工程實體回彈檢測中發(fā)現(xiàn),同期采用相同混凝土澆筑的柱與墻體部位,柱拆模后及時纏裹一層塑料薄膜保濕養(yǎng)護,其60d碳化深度一般在1.5mm以內(nèi);而墻體部位拆模后不采取任何養(yǎng)護措施,或養(yǎng)護不及時、時間過少,其60d碳化深度大都會超過3.0mm,且混凝土強度等級越低,碳化越嚴重,碳化深度可高達5.0mm以上,其實質(zhì)還是混凝土表面強度、密實度低所引起的。混凝土碳化過快,碳化深度過大不僅嚴重影響混凝土對鋼筋的保護作用,也使采用回彈法檢測混凝土強度的準確性大大降低。
采取及時養(yǎng)護的混凝土表層強度高,而不養(yǎng)護的結(jié)構(gòu)部位,表層強度低,用磨石可很輕松地將混凝土打磨掉,混凝土表面粉化現(xiàn)象嚴重。這些部位混凝土碳化速度都快,這與混凝土早期養(yǎng)護不足具有直接的關(guān)系。
5 對夏、冬期澆筑混凝土性能的影響
(1) 夏季氣溫高,混凝土早期強度增長快,同時混凝土中的水 蒸發(fā)速度也快,大量水分的蒸發(fā)將會影響膠凝材料的水化,從而影響混凝土最終強度及各種性能的發(fā)展。大量水分很快失去,不僅產(chǎn)生較大的干縮變形,且在混凝土強度不高的情況下發(fā)生,極易造成混凝土的開裂。因此夏季混凝土澆筑施工尤其要注意早期保濕養(yǎng)護,切不可使混凝土暴曬失水,這將對混凝土的強度及各項性能造成無法挽回的損失。根據(jù)不同部位混凝土澆筑后應(yīng)及時采取覆蓋塑料薄膜、噴刷養(yǎng)生液或覆蓋棉毯、草簾反復(fù)灑水 保濕養(yǎng)護。
(2) 冬季混凝土澆筑施工,保濕已不是主要問題,關(guān)鍵是混凝土澆筑完畢后早期的保溫養(yǎng)護。據(jù)有關(guān)資料介紹,混凝土成型后立即受凍,其強度損失率高達30℅~70℅,水灰比越大,強度損失率越高。受凍前標準養(yǎng)護時間越長,強度損失越小。因此,《建筑工程冬期施工規(guī)程》對冬期澆筑的混凝土受凍前應(yīng)具有的最低強度—臨界強度作了規(guī)定。
普通混凝土采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制時,臨界強度應(yīng)為設(shè)計標準值的30℅;采用礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土,應(yīng)為設(shè)計值的40℅.摻用防凍劑的混凝土,當室外最低氣溫不低于-15℃時不得小于4MPa,當室外最低氣溫不低于-30℃時不得小于5MPa。
因此,嚴冬季節(jié)混凝土澆筑后應(yīng)及時采取可靠有效的保溫措施,使混凝土受凍前得到很好的預(yù)養(yǎng),盡快達到臨界強度,才可使混凝土免受凍害。
現(xiàn)場施工人員有一種不正確的認識,就是冬期混凝土生產(chǎn)已摻加防凍劑,不必再覆蓋或不必及時覆蓋,這是極其錯誤的。如上所述《冬施規(guī)程》規(guī)定,即使已摻加防凍劑的混凝土,也要采取預(yù)養(yǎng)措施,覆蓋保溫,使混凝土達到臨界強度后才可免受凍害。況且受混凝土價格及成本因素的影響,有的混凝土生產(chǎn)企業(yè)防凍劑往往達不到有效摻量或者采用劣質(zhì)防凍劑?;炷猎馐軆龊?,內(nèi)部將產(chǎn)生微裂紋,集料界面出現(xiàn)松動,混凝土與鋼筋的粘結(jié)力、抗?jié)B性、抗凍性等耐久性指標均下降。
一般來說,日最低氣溫-5℃以上,混凝土中摻加早強劑后,采取一般的覆蓋保溫措施后,混凝土遭受凍害的可能性較小。但當日最低氣溫在-5℃以下時,除混凝土生產(chǎn)嚴格足量摻加防凍劑、采用熱水攪拌外,混凝土澆筑后必須及時采取有效的保溫防護措施,才可避免混凝土遭受凍害。如現(xiàn)澆板、路面(地面)等混凝土裸露部位應(yīng)在澆筑振搗、抹壓后立即覆蓋一層塑料薄膜及多層棉氈,柱、墻部位在混凝土澆筑前,將棉氈等保溫材料纏裹在模板外面等,這些措施都是非常必要和有效的。
6 結(jié)論
隨著現(xiàn)代商品混凝土及綠色高性能混凝土的發(fā)展,混凝土中材料越來越多樣化,混凝土配制、生產(chǎn)技術(shù)越來越復(fù)雜,同時對混凝土的早期養(yǎng)護提出了更高的要求。
通過以上五個方面早期養(yǎng)護對混凝土各項性能的影響分析,使我們認識到許多質(zhì)量缺陷甚至質(zhì)量事故是由于混凝土澆筑后沒有得到及時、有效的早期養(yǎng)護造成的。配制、生產(chǎn)的混凝土自身質(zhì)量固然重要,但僅有建筑成型良好的混凝土,而不能給予混凝土科學(xué)、有效的養(yǎng)護,特別是早期養(yǎng)護,則混凝土也不能發(fā)揮它應(yīng)有的性能。
評論:1、在冬期澆筑混凝土?xí)r,如果摻加了合格的防凍劑后,當日最低氣溫不低于防凍劑所規(guī)定的最低溫度限值時,可以只苫蓋塑料薄膜而不采取保溫措施也能保證混凝土的強度,當然要同時做好保溫會提高混凝土的早期強度,具有更好的防凍效果。當環(huán)境溫度低于防凍劑所規(guī)定的最低限值時,新澆筑的混凝土必須具有《冬施規(guī)程》所規(guī)定的防凍臨界強度才可免遭低于防凍劑規(guī)定的最低溫度的凍害。
此處的“臨界強度”應(yīng)叫作“防凍臨界強度”,而不能叫作“受凍臨界強度”。