混凝土路面施工用養(yǎng)生劑的技術(shù)指標(biāo)
檢 驗(yàn) 項(xiàng) 目 |
一 級(jí) 品 |
合 格 品 | |
有保水率 ① ,不小于( % ) |
90 |
75 | |
抗壓強(qiáng)度比②,不小于( % ) |
7d |
95 |
90 |
28d |
95 |
90 | |
有效保水率 ① ,不小于 ( % ) |
90 |
75 | |
磨損量 ③ ,不大于 (kg/m 2 ) |
3.0 |
3.5 | |
含固量,不小于 ( % ) |
20 | ||
干燥時(shí)間,不短于 (h) |
4 | ||
成膜后浸水溶解性 ④ |
應(yīng)注明不溶或可溶 | ||
成膜耐熱性 |
合格 |
注:
①有效保水率試驗(yàn)條件:溫度 38 ℃± 2 ℃ ;相對(duì)濕度 32 %± 3 %;風(fēng)速 0.5 ± 0.2m /s ;失水時(shí)間 72h ;
②抗壓強(qiáng)度比也可為彎拉強(qiáng)度比,指標(biāo)要求相同,可根據(jù)工程需要和用戶(hù)要求選測(cè);
③在對(duì)有耐磨性要求的表面上使用養(yǎng)生劑時(shí)為必檢項(xiàng)目;
④露天養(yǎng)生的永久性表面,必須為不溶;在要求繼續(xù)澆筑的混凝土結(jié)構(gòu)上使用,應(yīng)使用可溶,該指標(biāo)由供需雙方協(xié)商。
小型機(jī)具施工配套機(jī)械、機(jī)具配置
工作內(nèi)容 |
主要施工機(jī)械機(jī)具 | |
機(jī)械機(jī)具名稱(chēng)、規(guī)格 |
數(shù)量、生產(chǎn)能力 | |
鋼筋加工 |
鋼筋鋸斷機(jī)、折彎?rùn)C(jī)、電焊機(jī) |
根據(jù)需要定規(guī)格和數(shù)量 |
測(cè) 量 |
水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀 |
根據(jù)需要定規(guī)格和數(shù)量 |
架設(shè)模板 |
與路面厚度等高 3m 長(zhǎng)槽鋼模板、固定鋼釬 |
數(shù)量不少于 3d 攤鋪用量 |
攪 拌 |
強(qiáng)制式攪拌樓,單車(chē)道≥ 25(m 3 /h) ,雙車(chē)道≥ 50 (m 3 /h) |
總攪拌產(chǎn)生能力及攪拌樓數(shù)量,根據(jù)施工規(guī)模和進(jìn)度由計(jì)算確定 |
裝載機(jī) |
2~ 3m 3 | |
發(fā)電機(jī) |
≥ 120kW | |
供水泵和蓄水池 |
單車(chē)道≥ 100m 3 ,雙車(chē)道≥ 200m 3 | |
運(yùn) 輸 |
5~10t 自卸車(chē) |
數(shù)量由匹配計(jì)算確定 |
振 實(shí) |
手持振搗棒,功率≥ 1.1kW |
每 2m 寬路面不少于 1 根 |
平板振動(dòng)器,功率≥ 2.2kW |
每車(chē)道路面不少于 1 個(gè) | |
振搗整平梁,剛度足夠, 2 個(gè)振動(dòng)器功率≥ 1.1kW |
每車(chē)道路面不少于 1 個(gè)振動(dòng)器 | |
現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電機(jī)功率≥ 30kW |
不少于 2 臺(tái) | |
提漿整平 |
提漿滾杠直徑 15~ 20mm , 表面光滑無(wú)縫鋼管,壁厚≥ 3mm |
長(zhǎng)度適應(yīng)鋪筑寬度,一次攤鋪單 車(chē)道路面 1 根,雙車(chē)道路面 2 根 |
葉片式或圓盤(pán)式抹面機(jī) |
每車(chē)道路面不少于 1 臺(tái) | |
3m 刮尺 |
每車(chē)道路面不少于 2 根 | |
手工抹刀 |
每米寬路面不少于 1 把 | |
真空脫水 |
真空脫水機(jī)有效抽速≥ 15L /s |
每車(chē)道路面不少于 1 臺(tái) |
真空吸墊尺寸不小于 1 塊板 |
每臺(tái)吸水機(jī)應(yīng)配 3 塊吸墊 | |
抗滑構(gòu)造 |
工作橋 |
不少于 3 個(gè) |
人工拉毛齒耙、壓槽器 |
根據(jù)需要定數(shù)量 | |
切 縫 |
軟鋸縫機(jī) |
根據(jù)需要定數(shù)量 |
手推鋸縫機(jī) |
根據(jù)進(jìn)度定數(shù)量 | |
磨 平 |
水磨石磨機(jī) |
需要處理欠平整部位時(shí) |
灌 縫 |
灌縫機(jī)具 |
根據(jù)需要定規(guī)格和數(shù)量 |
養(yǎng) 生 |
灑水車(chē) 4.5~8.0t |
按需要定數(shù)量 |
壓力式噴灑機(jī)或噴霧器 |
根據(jù)需要定規(guī)格和數(shù)量 | |
工地運(yùn)輸車(chē) 4~6t |
按需要定數(shù)量 |
一、配方原則
為達(dá)到較好的養(yǎng)護(hù)效果,在混凝土澆筑后,必須有效地防止其內(nèi)部水分損失。為此,一方面,養(yǎng)護(hù)劑必須具有良好的成膜性能,能夠在混凝土表面形成不透水的薄膜,防止表面水分蒸發(fā);另一方面,養(yǎng)護(hù)劑必須具有一定的滲透性,能夠與表層混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng),堵塞孔隙使水分子遷移困難。為保證良好的施工性能,養(yǎng)護(hù)劑必須具有一定的黏度、穩(wěn)定性,并且不影響混凝土工程的進(jìn)一步施工。根據(jù)這些原則,選用水玻璃為主要成膜材料,加入其他化工原料進(jìn)行改性,按正交實(shí)驗(yàn)確定的配方配制成養(yǎng)護(hù)劑。
二、養(yǎng)護(hù)劑技術(shù)性能
主要原材料為水玻璃、水、三乙醇胺、尿素、氟硅酸鈉等,按照試驗(yàn)確定的配方,配制成比重為 1. 1 ~ 1 .2g /mL 的養(yǎng)護(hù)劑。該養(yǎng)護(hù)劑的主要技術(shù)性能如下所示:外觀:半透明液體;穩(wěn)定性:不分層;含固量: 20% ;成膜時(shí)間: 15min ;保水率( 72h ): 78% ;對(duì)混凝土無(wú)副作用。
三、養(yǎng)護(hù)機(jī)理
水泥的早期水化,主要是鋁酸三鈣( 3CaO · Al2O3 即 C 3 A )水化成水化鋁酸鈣,硅酸三鈣( 3CaO · SiO2 即 C 3 S )水化成水化硅酸鈣及氫氧化鈣:
2 ( 3CaO · Al2O3 )+ 21H2O → 4CaO · Al2O3 · 13H2O + 2CaO · Al2O3 · 8H2O( 1 )
2 ( 3CaO · SiO2 )+ 7H2O→ 3CaO · 2SiO2 · 4H2O + 3Ca(OH)2 ( 2 )
(1) 中的物質(zhì)進(jìn)一步反應(yīng)為:
4CaO · Al2O3 · 13H2O + 2CaO · Al2O3 · 8H2O → 2 ( 3CaO · Al2O3 · 6H2O)+ 9H2O ( 3 )
尿素在養(yǎng)護(hù)劑中作為分散穩(wěn)定劑,促進(jìn)硅酸鈉迅速溶于水并起穩(wěn)定作用,促進(jìn)水玻璃形成的液膜向混凝土內(nèi)部滲透。硅酸鈉能與上述水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣、水化鋁酸鈣等發(fā)生反應(yīng):
Na 2 O · nSiO 2 + Ca(OH) 2 → Na 2 O · (n-1)SiO 2 + CaO · SiO 2 + H 2 O ( 4 )
3CaO · Al 2 O 3 · nH 2 O + 3Na 2 O · SiO 2 → 3CaO · SiO 2 · nH 2 O + 3Na 2 O · Al 2 O 3 ( 5 )
三乙醇胺作為有機(jī)表面活性劑能激化水泥中的鋁酸三鈣( C 3 A )和鐵鋁酸四鈣( C 4 AF )及砂石中的氧化鋁與部分鈣礬石的微細(xì)晶體,填充混凝土中的小空洞,這一過(guò)程可以加速水化硅酸鈣凝膠物( C — S — H )的產(chǎn)生:
C 4 AF + 16H → 2C 2 (A,F)H 8 ( 6 )
C 4 AF + 16H → C 4 (A,F)H 13 + (A,F)H 3 ( 7 )
(OH) 2 + SiO 2 + nH 2 O → CaO · SiO 2 · nH 2 O ( 8 )
氟硅酸鈉加入水玻璃溶液中,起到改性水玻璃的作用,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的生成物 Ca 3 A 12 F 12 、 CaSiF 6 、 CaSiO 3 均為堅(jiān)硬的化合物,而 Si(OH) 2 、 Si(OH) 4 均為膠體。其中氟鋁酸鹽、氟硅酸鹽等氟化物的作用是把水泥中具有柔性侵蝕能力的石灰組分轉(zhuǎn)化為硬化的、不會(huì)被破壞的氟化合物,封閉混凝土表面上水分散失的通道。
當(dāng)養(yǎng)護(hù)劑噴涂在混凝土表面時(shí),一方面在混凝土表面形成不透水的薄膜,防止水分蒸發(fā);另一方面,在表層的一定滲透層范圍內(nèi)發(fā)生上述化學(xué)反應(yīng),并形成一層堅(jiān)實(shí)的薄膜,堵塞混凝土中的毛細(xì)孔,阻止水泥中自由水過(guò)早過(guò)多地蒸發(fā),使水泥可依靠自身的拌和水充分水化,達(dá)到自養(yǎng)的目的。
四、養(yǎng)護(hù)劑技術(shù)性能實(shí)驗(yàn)
1 、養(yǎng)護(hù)劑薄膜厚度與密封性觀察檢驗(yàn)
在玻璃板上噴灑標(biāo)準(zhǔn)劑量 200g / ㎡養(yǎng)護(hù)劑,制成風(fēng)干的薄膜。觀察成膜后養(yǎng)護(hù)劑的厚度均勻,能夠形成封閉的密水薄膜,無(wú)漏水汽的孔隙。
2 、檢驗(yàn)及工程應(yīng)用
( 1 )原材料
水泥:天津振興水泥廠生產(chǎn)的普通硅酸鹽水泥 P.O42.5 ,實(shí)測(cè) 3d 抗折和抗壓強(qiáng)度分別為 5.3Mpa 和 26.7Mpa ; 28d 抗折和抗壓強(qiáng)度分別為 8.8Mpa 和 49.9Mpa ;堿含量≤ 0.6% 。
砂:遼河砂,細(xì)度模數(shù) M x =3.05, 含泥量 1.3% ,氯化物含量 0.01% ,云母含量 0.2% ,輕物質(zhì)含量 0.1% ,硫化物含量 0 ,堅(jiān)固性 6 ;快速堿活性試驗(yàn) 14 天膨脹率 0.07% ,無(wú)潛在堿 - 硅酸反應(yīng)危害。
碎石:采用樂(lè)山碎石,粒徑為 0 ~ 40 ㎜連續(xù)級(jí)配,壓碎值 4.8% ,氯化物含量 0.01% ,硫化物含量 0 ,堅(jiān)固性 3 ;快速堿活性試驗(yàn) 14 天膨脹率 0.09% ,無(wú)潛在堿 - 硅酸反應(yīng)危害。
外加劑:采用哈爾濱永吉外加劑廠生產(chǎn)的復(fù)合外加劑—— KZ 型引氣抗折增強(qiáng)外加劑。
( 2 )混凝土配合比
根據(jù)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求,經(jīng)過(guò)配合比計(jì)算和試配調(diào)整,最后確定混凝土的配合比為:水 : 水泥 : 砂 : 碎石 :KZ 型外加劑 =0.40:1:1.96:4.45:0.02 。
( 3 )保水有效率試驗(yàn)
采用 60L 混凝土標(biāo)準(zhǔn)單臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī),標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)臺(tái), 150 ㎜× 150 ㎜× 150 ㎜立方體塑料試模,混凝土塌落度為 40 ㎜。成 20 塊 5 組試件。一組試件不噴涂養(yǎng)護(hù)劑,作為基準(zhǔn)試件;其余 4 組分別噴涂養(yǎng)護(hù)劑 200g / ㎡、 250g / ㎡、 300g / ㎡、 350g / ㎡。將 5 組試件放在環(huán)境控制箱內(nèi)(試驗(yàn)溫度 38 ± 2 ℃ ,相對(duì)濕度 32% ± 3% ,風(fēng)速 0.5 ± 0.2m /s ) 72h 后,用電子天平(感量 0.1g )稱(chēng)取水分損失量。保水率試驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示,噴涂養(yǎng)護(hù)劑后,混凝土試件的有效保水率都在 80% 以上。
表 2 保水率試驗(yàn)結(jié)果
編號(hào) |
養(yǎng)護(hù)劑噴涂量 |
72h 有效保水率 |
YH1 |
200g / ㎡ |
80% |
YH2 |
250g / ㎡ |
83% |
YH3 |
300g / ㎡ |
85% |
YH4 |
350g / ㎡ |
86% |
( 4 )抗壓強(qiáng)度比試驗(yàn)
按上述配比拌制混凝土,用 100 ㎜× 100 ㎜× 100 ㎜的試模成件,在養(yǎng)護(hù)室(溫度為 20 ± 5 ℃ )
養(yǎng)護(hù) 1d 后脫模,放入密封塑料袋中,用密封膠帶對(duì)齊試件表面沿側(cè)面將塑料袋粘貼密封。在成型面上分別噴涂養(yǎng)護(hù)劑 200g / ㎡、 250g / ㎡、 300g / ㎡、 350g / ㎡,待表面干燥后將試件置于干空室(溫度為 20 ± 3 ℃ ,濕度為 60% ± 5% )。對(duì)比試件放置在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)??箟簭?qiáng)度比的試驗(yàn)結(jié)果如表 3 所示,噴涂養(yǎng)護(hù)劑后,混凝土試件的 7d 、 28 抗壓強(qiáng)度都在 90% 以上。
表 3 抗壓強(qiáng)度比的試驗(yàn)結(jié)果
編號(hào) |
養(yǎng)護(hù)條件 |
養(yǎng)護(hù)劑用量g/ ㎡ |
7d 平均抗壓強(qiáng)度Mpa |
7d 抗壓強(qiáng)度比% |
28d 平均抗壓強(qiáng)度 |
28d 抗壓強(qiáng)度比 |
1 |
標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室 |
— |
46.42 |
100 |
52.11 |
100 |
2 |
干空室 |
200 |
42.98 |
92.6 |
48.51 |
93.1 |
3 |
干空室 |
250 |
43.91 |
94.6 |
49.77 |
95.5 |
4 |
干空室 |
300 |
44.47 |
95.8 |
49.92 |
95.8 |
5 |
干空室 |
350 |
44.56 |
96.0 |
50.49 |
96.9 |
6 |
干空室 |
— |
39.46 |
85.0 |
45.54 |
87.4 |
( 5 )養(yǎng)護(hù)劑的固含量試驗(yàn)
養(yǎng)護(hù)劑的固含量試驗(yàn)結(jié)果如表 4 所示,固含量超過(guò) 20% ,達(dá)到 23.54% 。
表 4 養(yǎng)護(hù)劑的固含量
養(yǎng)護(hù)劑 |
瓶重 /g |
養(yǎng)護(hù)劑試樣重 /g |
加熱后瓶和組分重 /g |
固含量 /% |
改性水玻璃 |
45.6761 |
3.3090 |
46.4549 |
23.54 |
( 6 )耐磨性試驗(yàn)
用 150 ㎜× 150 ㎜× 150 ㎜的試塊養(yǎng)護(hù)至 27d 后,從干空室取出,然后進(jìn)行耐磨性試驗(yàn)( MS-250 型混凝土磨耗實(shí)驗(yàn)機(jī)),用 28d 的磨損量表示其耐磨性能,試驗(yàn)結(jié)果如表 5 所示。
表 5 28d 的磨損量試驗(yàn)結(jié)果
編號(hào) |
噴涂量 / |
試樣重 /g |
磨后樣重 /g |
損失重量 /g |
平均值 /g |
磨損量 /g/ ㎡ |
J01 |
- |
7845.8 |
7811.5 |
34.3 |
33.7 |
2.69 |
J02 |
- |
7886.5 |
7853.2 |
33.3 | ||
J03 |
- |
7814.8 |
7781.3 |
33.5 | ||
P2001 |
200 |
7865.5 |
7842.3 |
23.2 |
23.1 |
1.84 |
P2002 |
200 |
7841.2 |
7819.5 |
22.3 | ||
P2003 |
200 |
7873.5 |
7849.8 |
23.7 | ||
P2501 |
250 |
7798.5 |
7777.8 |
20.7 |
20.3 |
1.62 |
P2502 |
250 |
7835.8 |
7816.5 |
19.3 | ||
P2503 |
250 |
7883.5 |
7862.7 |
20.8 | ||
P3001 |
300 |
7890.5 |
7869.8 |
20.7 |
20.0 |
1.59 |
P3002 |
300 |
7885.3 |
7865.8 |
19.5 | ||
P3003 |
300 |
7853.5 |
7833.8 |
19.7 | ||
P3501 |
350 |
7860.9 |
7840.6 |
20.3 |
19.8 |
1.58 |
P3502 |
350 |
7875.6 |
7855.8 |
19.8 | ||
P3503 |
350 |
7843.8 |
7824.5 |
19.3 |
噴涂養(yǎng)護(hù)劑后,混凝土試件的耐磨性能都明顯的提高,但噴涂量大的 300g / ㎡和 350g / ㎡兩組試件提高的耐磨性能沒(méi)有明顯的區(qū)別。筆者認(rèn)為可能是由于噴涂量過(guò)大時(shí)參與養(yǎng)護(hù)劑反應(yīng)的道面混凝土與滲透深度之間變化不大所致。
( 7 )養(yǎng)護(hù)劑的干燥時(shí)間試驗(yàn)
養(yǎng)護(hù)劑的干燥時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果如表 6 所示。
表 6 養(yǎng)護(hù)劑的干燥時(shí)間試驗(yàn)
養(yǎng)護(hù)劑噴量 |
試驗(yàn)條件 |
干燥時(shí)間 | ||
溫度 |
濕度 |
空氣流速 | ||
200g / ㎡ |
23 ℃ |
45% |
3m /s |
15min |
( 8 )強(qiáng)度檢測(cè)
在混凝土表面抹平壓光,輕壓無(wú)指印時(shí),采用噴霧器噴灑配制的養(yǎng)護(hù)劑,噴頭距混凝土表面 30 ~ 50 ㎝左右,分兩遍噴灑,方向互相垂直,噴灑 350g / ㎡進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。在 28d 進(jìn)行鉆芯取樣( HZ -20A 型自動(dòng)混凝土鉆孔取芯機(jī))進(jìn)行強(qiáng)度檢測(cè),并于同批澆注時(shí)留取的試件( 150 ㎜× 150 ㎜× 550 ㎜標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù))強(qiáng)度對(duì)比如表 7 。噴灑養(yǎng)護(hù)劑的混凝土芯樣強(qiáng)度都在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)試件的強(qiáng)度 94% 以上。
表 7 標(biāo)樣試件強(qiáng)度與芯樣強(qiáng)度對(duì)比
編 號(hào) |
留取的試件 芯樣強(qiáng)度(φ 100 ㎜) |
與標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 抗折強(qiáng)度比 /% | |||||||
7d 強(qiáng)度 /Mpa |
28d 強(qiáng)度 /Mpa |
樁號(hào) |
位置 |
劈裂強(qiáng)度 Mpa |
抗折強(qiáng)度 Mpa | ||||
抗折 |
抗壓 |
抗折 |
抗壓 | ||||||
1 |
4.75 |
43.85 |
5.85 |
50.71 |
P50 + 12/H8 + 10 |
左 |
3.55 |
5.63 |
96.2 |
2 |
4.59 |
44.42 |
5.73 |
51.12 |
P60 + 16/H14 + 18 |
左 |
3.42 |
5.45 |
95.1 |
3 |
4.38 |
44.10 |
5.45 |
49.86 |
P70 + 19/H16 + 9 |
右 |
3.35 |
5.36 |
98.3 |
4 |
4.35 |
43.75 |
5.26 |
50.24 |
P10 + 1/H1 + 4 |
左 |
3.26 |
5.23 |
99.4 |
5 |
4.65 |
44.56 |
5.75 |
50.25 |
P2 + 19/H16 + 9 |
左 |
3.40 |
5.43 |
94.4 |
6 |
4.52 |
43.12 |
5.62 |
50.04 |
P70 + 12/H19 + 12 |
左 |
3.32 |
5.31 |
94.5 |
7 |
4.42 |
44.75 |
5.45 |
51.36 |
P80 + 19/H12 + 20 |
左 |
3.25 |
5.22 |
95.8 |
8 |
4.54 |
44.32 |
5.63 |
50.76 |
P3 + 10/H10 + 14 |
右 |
3.49 |
5.55 |
98.6 |
六、結(jié)語(yǔ)
在使用過(guò)該養(yǎng)護(hù)劑的混凝土板上灑水觀察,看不到細(xì)微裂紋或發(fā)絲裂紋的出現(xiàn),達(dá)到了 - 很好的養(yǎng)護(hù)效果。配制該養(yǎng)護(hù)劑原料豐富,配制工藝簡(jiǎn)單,施工方便,具有很好的成膜性和一定的滲透性,混凝土表面硬化快,耐磨性強(qiáng),加快施工進(jìn)展,對(duì)混凝土的養(yǎng)護(hù)和提高耐久性很有效。
混凝土養(yǎng)生防裂劑
近年來(lái),混凝土技術(shù)發(fā)展很快,但混凝土受到約束時(shí),當(dāng)溫度、混凝土收縮等因素產(chǎn)生的拉應(yīng)力大于混凝土極限抗拉強(qiáng)度,混凝土就會(huì)被拉裂而產(chǎn)生裂 縫。 混凝土裂縫問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前土木工程的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。實(shí)踐表明,商品混凝土、大體積混凝土及其構(gòu)件出現(xiàn)的早期裂縫,很大部分是由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)導(dǎo)致混凝土干縮太快引起的。特別是近年來(lái),一方面,大批港口、高速公路和機(jī)場(chǎng)相繼開(kāi)工,橋墩、路面、機(jī)場(chǎng)跑道等大型混凝土工程養(yǎng)護(hù)由于缺水顯得尤為困難;另—方面,高層建筑的興起使得高層建筑立面與復(fù)雜構(gòu)件難以噴水或覆蓋養(yǎng)護(hù),大體積混凝土底板、樓板、側(cè)墻易于失水,混凝土表面容易形成許多干縮小裂縫。因此,迫切需要研究一種施工方便,費(fèi)用低廉,既能替代澆水養(yǎng)護(hù)又具有良好防裂效果的混凝土養(yǎng)護(hù)新材料。
自 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái),美國(guó)、日本和法國(guó)等國(guó)家開(kāi)發(fā)出可供不同施工場(chǎng)合和技術(shù)要求選用的系列養(yǎng)護(hù)劑,并大量用于新澆混凝土的養(yǎng)護(hù),具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。近年來(lái),我國(guó)也開(kāi)始重視混凝土養(yǎng)護(hù)劑的開(kāi)發(fā)與研究。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的混凝土養(yǎng)護(hù)劑主要有水乳型和溶劑型 2 大類(lèi),前者如石蠟乳液、瀝青乳液、氯偏乳液等。后者如過(guò)氯乙烯溶液、松香溶液、樹(shù)脂溶液等。這 2 類(lèi)養(yǎng)護(hù)劑的發(fā)展有局限性,水乳型的生產(chǎn)工藝較煩瑣,成本也較高 ; 溶劑型氣味大、有毒,易燃。同時(shí)這 2 類(lèi)養(yǎng)護(hù)劑都屬于成膜型養(yǎng)護(hù)劑,養(yǎng)護(hù)機(jī)理主要是在混凝土表面成膜,減少混凝土內(nèi)部水分蒸發(fā)。雖然能減少收縮,但不能提高混凝土表面強(qiáng)度,有的甚至影響混凝土表面強(qiáng)度,防裂效果有限。因此,我們開(kāi)展了既有良好防裂效果又可以代替混凝土澆水養(yǎng)護(hù)的混凝土養(yǎng)生防裂劑的研發(fā)。
1 混凝土養(yǎng)生防裂劑的配方研究
為了達(dá)到良好的養(yǎng)護(hù)防裂效果,養(yǎng)生防裂劑的配方應(yīng)符合兩方面要求。一方面,養(yǎng)生防裂劑需要有良好的成膜性能,能夠形成密封不透水的薄膜,防止混凝土表面的水分蒸發(fā)。另一方面,養(yǎng)生防裂劑必須具有—定的滲透性能,能夠與表層混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng),堵塞孔隙使水分子遷移困難。同時(shí),養(yǎng)生防裂劑應(yīng)不影響與新舊混凝土的粘結(jié),以及與砂漿的粘結(jié),且不形成明顯界面。綜合以上因素,我們選擇無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液為養(yǎng)生防裂劑的主要組分。無(wú)機(jī)硅酸鹽本身可以成膜,同時(shí)還能與水泥的水化產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成難溶物質(zhì),阻塞混凝土表面孔隙,提高混凝土表面強(qiáng)度。
但是,單純的無(wú)機(jī)硅酸鹽溶液作為養(yǎng)生防裂劑還存在著很多問(wèn)題,比如滲透性和穩(wěn)定性差等,因此,我們?cè)跓o(wú)機(jī)硅酸鹽溶液中加入其它有機(jī)物質(zhì)以及潤(rùn)濕劑、穩(wěn)定劑等表面活性劑進(jìn)行改性,研制出各項(xiàng)綜合性能優(yōu)良的混凝土養(yǎng)生防裂劑。
2 混凝土養(yǎng)生防裂劑的基本性能
我們參考 JC901 — 2002 《水泥混凝土養(yǎng)護(hù)劑》,測(cè)試了混凝土養(yǎng)生防裂劑的性能,結(jié)果見(jiàn)表 1
表 1 混凝土養(yǎng)生防裂劑的基本性能
項(xiàng)目 |
JC901 — 2002 要求 |
試驗(yàn)結(jié)果 |
干燥時(shí)間 /h |
≤ 4 |
2.5 |
成膜耐熱性 |
合格 |
合格 |
成膜后浸水溶解性 |
注明溶或不溶 |
不溶 |
儲(chǔ)存穩(wěn)定性 |
合格 |
合格 |
由表 1 可見(jiàn),混凝土養(yǎng)生防裂劑具有合適的成膜時(shí)間,良好的成膜耐熱性,成膜后浸水不溶解,可以用于露天養(yǎng)護(hù)?;炷琉B(yǎng)生防裂劑還具有良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。
3 混凝土養(yǎng)生防裂劑對(duì)混凝土性能的影響
3.1 不同方法養(yǎng)護(hù)的混凝土抗壓強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)
抗壓強(qiáng)度是衡量混凝土性能最重要的指標(biāo)之一,為了評(píng)價(jià)混凝土養(yǎng)生防裂劑對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響,我們進(jìn)行了不同養(yǎng)護(hù)方法的對(duì)比試驗(yàn)。采用 42.5 級(jí)普通硅酸鹽水泥、中砂及粒徑 10~ 30mm 的卵石,用量分別為:水泥 31 0 ㎏ /m 3 、中 砂 67 0 ㎏ /m 3 、卵石 1226kg /m 3 ,用水量滿(mǎn)足混凝土坍落度為 30~ 50mm 。按照 GB/T50081 — 2002 《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定成型 4 組混凝土試塊,分別采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、自然養(yǎng)護(hù)、澆水養(yǎng)護(hù)和噴灑混凝土養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期后測(cè)試其抗壓強(qiáng)度,結(jié)果如表 2 所示。
表 2 不同方法養(yǎng)護(hù)的混凝土抗壓強(qiáng)度對(duì)比
養(yǎng)護(hù)方法 |
7d 抗壓強(qiáng)度 /Mpa |
7d 抗壓強(qiáng)度比 /% |
28d 抗壓強(qiáng)度 /Mpa |
28d 抗壓強(qiáng)度比 /% |
標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) |
27.4 |
100 |
42.6 |
100 |
自然養(yǎng)護(hù) |
24.5 |
89.5 |
37.4 |
87.7 |
澆水養(yǎng)護(hù) |
24.9 |
91.1 |
39.0 |
91.6 |
噴灑養(yǎng)護(hù) |
26.3 |
96.0 |
39.6 |
93.0 |
由表 2 可見(jiàn),噴混凝土養(yǎng)護(hù)防裂劑的試塊強(qiáng)度比自然養(yǎng)護(hù)高得多,與澆水養(yǎng)護(hù)相當(dāng),略低于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù), 7d 、 28d 抗壓強(qiáng)度均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度的 90 %以上。說(shuō)明采用混凝土養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù)可以保證混凝土強(qiáng)度,滿(mǎn)足混凝土養(yǎng)護(hù)的要求。
3.2 保水性試驗(yàn)
混凝土裂縫產(chǎn)生的一個(gè)重要原因就是由于混凝土內(nèi)部水分損失引起的干燥收縮,因此,保水性是反映養(yǎng)生防裂劑的重要性能之一。我們按照前述方法各成型基準(zhǔn)和噴涂養(yǎng)生防裂劑混凝土試件 4 組,成型后放入烘箱中養(yǎng)護(hù)—定時(shí)間,并測(cè)試混凝土的水分損失量,以評(píng)價(jià)養(yǎng)生防裂劑的保水性。烘箱溫度 38 ℃ 時(shí)試件平均水分損失量比較見(jiàn)圖 1 。
圖 1 保水性比較
從圖 1 可知,在 38 ℃ 的烘箱內(nèi)養(yǎng)護(hù) 24h ,噴涂養(yǎng)生防裂劑試件比基準(zhǔn)試件失水量減少 45 %, 72h 失水量減少 30 %,這充分說(shuō)明混凝土養(yǎng)生防裂劑有較強(qiáng)的保水能力,能滿(mǎn)足混凝土自身養(yǎng)護(hù)的要求,保證混凝土強(qiáng)度的正常發(fā)展。
3.3 表面耐磨性試驗(yàn)
養(yǎng)生防裂劑可用于公路水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)。公路混凝土路面的耐磨性是其比較重要的性能,同時(shí)混凝土的耐磨性也反映了混凝土的表面強(qiáng)度,表面強(qiáng)度越高,對(duì)混凝土的抗裂性能越有利。我們參照 JC / T421 — 91 《水泥膠砂耐磨性試驗(yàn)方法》進(jìn)行耐磨性能試驗(yàn),試件成型后,待其表面無(wú)水漬時(shí),分 2 次噴灑養(yǎng)生防裂劑, 28d 后與同條件下分別經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、澆水養(yǎng)護(hù)的試件同時(shí)做耐磨試驗(yàn),每組 3 塊,取平均值,試驗(yàn)結(jié)果如表 3 所示。
表 3 表面耐磨性試驗(yàn)結(jié)果
養(yǎng)護(hù)方法 |
28d 磨損量 /( ㎏ /m 2 ) |
磨損量比 /% | |||
1 # |
2 # |
3 # |
平均 | ||
標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) |
0.69 |
0.75 |
0.72 |
0.72 |
100 |
澆水養(yǎng)護(hù) |
0.74 |
0.72 |
0.82 |
0.76 |
105.6 |
噴灑養(yǎng)護(hù) |
0.58 |
0.62 |
0.48 |
77.8 |
77.8 |
表 3 的結(jié)果表明,出于養(yǎng)生防裂劑與表層混凝土發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成致密的表層,因此使用養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù)的試件比分別經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、澆水養(yǎng)護(hù)的試件耐磨性能要高。
3.4 混凝土抗?jié)B性能試驗(yàn)
按照 JC 474 — 1999 《砂漿、混凝土防水劑》滲透高度比試驗(yàn)方法,采用上述試驗(yàn)的配合比,成型 2 組試件 , 每組各 6 塊。一組噴混凝土養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù),另一組自然養(yǎng)護(hù)作為對(duì)比,試件均置于室外大氣條件下 ,28d 后進(jìn)行抗?jié)B性能測(cè)試。停止加壓時(shí)對(duì)比組中有 4 塊滲透,噴混凝土養(yǎng)生防裂劑的試件表面無(wú)滲水,各試件滲透高度見(jiàn)表 4 。
表 4 混凝土抗?jié)B試塊滲透高度
養(yǎng)護(hù)方法 |
滲透高度 / ㎜ |
滲透高度比 /% | ||||||
1 # |
2 # |
3 # |
4 # |
5 # |
6 # |
平均 | ||
自然養(yǎng)護(hù) |
150 |
150 |
150 |
150 |
145 |
144 |
148 |
100 |
噴灑養(yǎng)護(hù) |
130 |
132 |
129 |
125 |
128 |
126 |
128 |
86 |
由表 4 可見(jiàn) , 噴混凝土養(yǎng)生防裂劑的試件平均滲透高度僅為對(duì)比組的 86 %??梢?jiàn)采用混凝土養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù)對(duì)提高混凝土的抗?jié)B性能有利。
3.5 混凝土收縮性能試驗(yàn)
混凝土的干燥收縮會(huì)引起體積變化,而體積變化是產(chǎn)生混凝土裂縫的主要原因之 一。 為了考察養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土收縮性能的影響,我們測(cè)試了不同方式養(yǎng)護(hù)混凝土的收縮率 ( 見(jiàn)表 5) 。
表 5 混凝土試件的收縮率
養(yǎng)護(hù)方法 |
混凝土收縮率 / × 10 -6 | ||||
28d |
60d |
90d |
120d |
180d | |
自然養(yǎng)護(hù) |
145 |
200 |
270 |
315 |
356 |
噴灑養(yǎng)護(hù) |
105 |
155 |
198 |
240 |
300 |
由表 5 可見(jiàn),采用混凝土養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù)的試件各齡期收縮率均小于自然養(yǎng)護(hù)時(shí)的收縮率,特別是試件早期的收縮比自然養(yǎng)護(hù)小很多。這也從側(cè)面說(shuō)明混凝土養(yǎng)生防裂劑有較好的保水效果,能減少混凝土收縮及由收縮引起的混凝土裂縫。
4 與傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式比較
采用蓋草袋、麻片澆水的傳統(tǒng)濕養(yǎng)護(hù),不僅耗費(fèi)大量的人力和物力,而且養(yǎng)護(hù)質(zhì)量也不穩(wěn)定,對(duì)于立面及復(fù)雜部位更是難以養(yǎng)護(hù),不能適應(yīng)現(xiàn)代建筑工業(yè)的發(fā)展。采用混凝土養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù),可以不受施工場(chǎng)地、構(gòu)件形狀和施工條件的限制,施工操作簡(jiǎn)便,現(xiàn)場(chǎng)整潔,能保證混凝土的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。采用混凝土養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù)還可以節(jié)省人力,大幅度降低養(yǎng)護(hù)用水,節(jié)約成本,有利于保護(hù)水資源,社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益顯著。混凝土養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù)與傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如表 6 所示。
表 6 養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù)與傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式進(jìn)行對(duì)比
養(yǎng)護(hù)方式 |
每次用量 / ( ㎏ /m 2 ) |
養(yǎng)護(hù)周期 /d |
總用量 / ( ㎏ /m 2 ) |
養(yǎng)護(hù)成本 /( 元 /m 2 ) |
養(yǎng)護(hù)效果 |
濕草袋覆蓋澆水 |
12 |
3 |
36 |
1 |
一般 |
濕麻片覆蓋澆水 |
12 |
14 |
168 |
4 |
較好 |
養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù) |
0.25 |
28 |
0.25 |
0.5 |
好 |
由表 6 可以看出,采用混凝土養(yǎng)生防裂劑養(yǎng)護(hù),每 1000m 2 混凝土路面可以節(jié)約用水 3 6 ~ 168t ,節(jié)約養(yǎng)護(hù)費(fèi)用 50 0 ~ 3500 元,使用 1t 混凝土養(yǎng)生防裂劑可以節(jié)約養(yǎng)護(hù)費(fèi)用 2000~14000 元,節(jié)約用水 14 4 ~ 672t ,具有明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。