內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)對混凝土耐久性的影響研究

陸林

摘 要：內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)可以改善混凝土由于自收縮或者施工現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)不足引起的開裂現(xiàn)象。通過在混凝土中摻入飽水陶粒來達(dá)到內(nèi)養(yǎng)護(hù)的效果，研究陶粒對混凝土抗壓強(qiáng)度、耐久性以及水化程度的影響。結(jié)果表明，內(nèi)養(yǎng)護(hù)陶粒會降低混凝土抗壓強(qiáng)度，但可以提高混凝土抗氯離子滲透性改善抗凍融循環(huán)破壞性能，有利于提升耐久性。

關(guān)鍵詞：內(nèi)養(yǎng)護(hù);力學(xué)性能;耐久性;絕熱溫升

1 研究背景

隨著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷推進(jìn)，大型工程對高性能混凝土的要求也逐漸提高。尤其是在一些特殊地區(qū)，夏季炎熱冬季嚴(yán)寒，導(dǎo)致高性能混凝土的早期養(yǎng)護(hù)難以保證;而且混凝土設(shè)計強(qiáng)度越高對現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)的要求也越嚴(yán)苛[1]，養(yǎng)護(hù)不當(dāng)會造成早期開裂進(jìn)而導(dǎo)致混凝土耐久性顯著劣化，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量，養(yǎng)護(hù)問題常常成為工程現(xiàn)場的關(guān)鍵施工技術(shù)問題。

內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)從材料角度為混凝土在嚴(yán)酷施工環(huán)境下的養(yǎng)護(hù)問題提供了解決途徑[2]。內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)往往通過在混凝土中內(nèi)摻預(yù)吸水材料，在混凝土澆筑后的一段時間內(nèi)，吸水材料釋放水分使硬化中的水泥石得到養(yǎng)護(hù)?，F(xiàn)有內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料包括有機(jī)無機(jī)兩種，有機(jī)材料主要是吸水樹脂等超吸水材料[3]，無機(jī)材料則主要為多孔陶粒[4]?，F(xiàn)有大量研究關(guān)注超吸水樹脂內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土的力學(xué)性能和耐久性能的變化規(guī)律[5-7];然而多孔陶粒有獨(dú)特的優(yōu)勢，陶粒是無機(jī)材料，與混凝土界面結(jié)合較好，還可以一定比例替代粗骨料而降低結(jié)構(gòu)自重，其抑制高性能混凝土早期的自收縮效果要優(yōu)于超吸水樹脂[8]。

本研究選用陶粒作為內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料，選取C30和C60混凝土，研究不同陶粒摻量對內(nèi)養(yǎng)護(hù)混凝土耐久性的影響，探明了飽水陶粒的內(nèi)養(yǎng)護(hù)機(jī)理。

2 原材料及試驗方法

2.1 原材料

原材料與工程現(xiàn)場保持一致。采用亳州海螺水泥公司生產(chǎn)的P.O 42.5普通硅酸鹽水泥，水泥主要物理參數(shù)見表1。使用的礦物摻合料：淮南常華電實業(yè)總公司生產(chǎn)的Ⅱ級粉煤灰;S95級礦粉，堿含量0.4%，燒失量0.06%，需水量99%，活性指數(shù)7d為84%，28d為107%，粉煤灰和礦粉性能指標(biāo)。細(xì)骨料采用江西贛州產(chǎn)中粗砂，細(xì)度模數(shù)為2.54;粗骨料采用5 mm～16 mm和16 mm～31.5 mm的連續(xù)級配碎石，骨料的性能指標(biāo)。在配制C60混凝土?xí)r，增加了硅粉為礦物摻合料，硅粉平均粒徑為0.31 μm，密度2.2 g/cm3，比表面積143 100 cm2/g;減水劑為西卡（江蘇）建筑材料有限公司生產(chǎn)的聚羧酸系減水劑，減水率29%，含固量25%。內(nèi)養(yǎng)護(hù)材料選取采用粒徑在5 mm的黏土陶粒堆積密度2.8 g/cm3，筒壓強(qiáng)度2.1 MPa，飽和吸水率22.54%，陶粒能夠在浸泡24 h后吸水達(dá)到飽和，并且在溫度（20±3）℃、相對濕度70%±5%的環(huán)境中緩慢釋放內(nèi)部水分，平均每小時釋放約1.6%（與自重相比），釋放時間超過18 h;拌合水采用工程現(xiàn)場自來水。

2.2 試驗方法

參照規(guī)范《普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測試，采用100×100×100 mm的立方體試件，使用WAW-600D型電伺服液壓機(jī)進(jìn)行測試;使用MTS擬動力試驗機(jī)進(jìn)行抗壓全過程試驗。采用《GB/T 50476-2008 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的快速氯離子遷移系數(shù)法（或稱RCM法）并配合《JTG/T B07-01-2006 公路工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐技術(shù)規(guī)范》要求評價高性能混凝土的耐久性。使用耐馳TG209F3熱重分析儀測試漿體的水化程度。

3 試驗結(jié)果與分析

采用快速氯離子遷移系數(shù)法（或稱RCM法）研究自養(yǎng)護(hù)高性能混凝土的抗氯離子滲透性能。在最惡劣的環(huán)境下（E級環(huán)境），結(jié)構(gòu)設(shè)計基準(zhǔn)期100年，氯離子擴(kuò)散系數(shù)小于4即可。對于高摻量礦物摻合料的混凝土，可以采用長齡期試件DRCM值作為評價標(biāo)準(zhǔn)。自養(yǎng)護(hù)技術(shù)對大跨徑橋梁用C60高性能混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)的影響如圖1所示。

對于相同配合比的樣品，180d齡期的氯離子擴(kuò)散系數(shù)明顯低于28d齡期，降低幅度達(dá)到30%～50%，沒有采用內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)的C60混凝土DRCM值為3.93，也滿足規(guī)范要求。

無論是28d齡期還是180d齡期，隨著陶粒摻量的增加，C60混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)逐步降低。28d時，使用內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)后，隨著陶粒摻加10%和20%，DRCM值從5.90×

10-12 m2/s分別降低為5.07×10-12 m2/s和4.67×10-12 m2/s，降低幅度分別為14%和21%;180d時，隨著陶粒摻加10%和20%，DRCM值從3.93×10-12 m2/s分別降低為3.10×10-12 m2/s

和2.37×10-12 m2/s，降低幅度分別為21%和39%。由此可見，內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)有效改善了C60高性能混凝土的抗氯離子滲透性，這主要是因為內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)減少了混凝土內(nèi)部缺陷，有效提高了混凝土的致密性。隨著混凝土齡期的增長，采用內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)的C60混凝土比沒有采用內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)的C60混凝土耐久性優(yōu)勢會更加明顯。

無論是C30還是C60混凝土，使用內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)后，樣品的相對動彈模量損失明顯降低，說明混凝土的抗凍融循環(huán)能力增強(qiáng)了。C30混凝土相對動彈性模量損失由基準(zhǔn)的31.65%降為21.95%，質(zhì)量損失率也由4.17%降為3.02%。C30-3組相對動彈性模量損失率和質(zhì)量損失率較C30-2均有所增加，主要是因為陶粒摻量過大引起的上浮和泌水，導(dǎo)致漿體成型的密實性受到一定影響。在凍融過程中，C30-3組有兩塊試件出現(xiàn)了掉角的現(xiàn)象，由于在邊角處陶?？赡艹蔀閮鋈谄茐倪^程中的薄弱環(huán)節(jié)，從而導(dǎo)致掉角和破邊的現(xiàn)象，說明其抵抗凍融循環(huán)的能力有所降低。因此，C30混凝土中飽水陶粒摻量為20%左右，材料的抗凍融能力較強(qiáng)。對于C60混凝土材料，內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)也能提高其抗凍性。但由于本身C60混凝土抗凍性能較好，所以提高的幅度并不如C30混凝土明顯。摻加20%陶粒的C60混凝土的動彈性模量損失率由10.23%降低至6.65%，質(zhì)量損失率也由0.19%降至0.09%。

研究結(jié)果表明，內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)對大跨徑橋梁用的C30和C60混凝土的抗氯離子滲透性能、抗凍融循環(huán)破壞性能有明顯改進(jìn)。因此，對混凝土耐久性的提升有積極作用。

4 結(jié)論

內(nèi)養(yǎng)護(hù)陶粒延緩了混凝土的早期水化進(jìn)程，降低了大體積混凝土早期的溫升;同時提高了混凝土后期的水化程度，發(fā)揮了內(nèi)養(yǎng)護(hù)作用。達(dá)到了提高水化程度的同時降低早期水化溫升的效果，適合橋梁用大體積混凝土的配制。

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