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混凝土施工养护重要性及方法的解读

混凝土施工养护重要性及方法的解读

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如有侵权,请联系删除。养护对涉及混凝土的工程项目来说是影响质量的关键工序,是混凝土工程的不可缺少的一部分,而不是可有可无的细枝末节,养护工作也不仅仅是保湿、洒水等简单的工序可以概括的。

 

如有侵权,请联系删除。

养护对涉及混凝土的工程项目来说是影响质量的关键工序,是混凝土工程的不可缺少的一部分,而不是可有可无的细枝末节,养护工作也不仅仅是保湿、洒水等简单的工序可以概括的。然而,在实际工程中如果预算比较紧张,养护常常是首先被弱化的。虽然国家有相关的规范要求,比如GB 50204—2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》中有关于养护的内容,但是关于养护的重要性、具体的方法措施以及不同方法的效果和优缺点方面的介绍比较少。为了使工程建设者和施工单位对养护有比较清晰的了解,在实际工程中采取合适的方法并最终提高工程质量,笔者查阅了一些文献资料,通过对澳大利亚水泥混凝土与骨料协会发布的“关于混凝土养护”的文件解读,介绍了养护的重要性以及现场养护的措施和方法,供相关人士参考。

1 养护的基本概念

养护是在水泥水化反应过程中控制混凝土内水分损失的速率和程度的方式。养护既可以是在混凝土浇筑完成后进行,也可以在水泥混凝土制品厂产品的制造过程中进行,为水泥的水化反应提供时间。由于水泥水化反应需要的时间通常是几天甚至是几周而不是几个小时,因此如果混凝土要达到其潜在的强度和耐久性,必须在合理的时间内进行养护。养护还可能包括温度控制,因为温度会影响水泥水化的速率。

养护时间可取决于混凝土设计要求,其使用目的和环境条件,即周围大气的温度和相对湿度。养护的主要目的是通过在混凝土强度增长期间防止混凝土水分流失来保持混凝土的持续湿润。

养护可以有多种方式,最合适的养护方式取决于施工现场场地或者施工方法。养护可以是通过防止混凝土中过多的水分流失,如:养护期间内不拆模;模板拆除后,用不透水膜覆盖混凝土;使用合适的化学养护剂;上述方法的组合等4种方式。

养护也可以采用连续润湿混凝土曝露表面的方法,从而达到防止水分从其中流失的目的。蓄水养护或洒(喷)水养护就属于这种类型。

2 养护持续时间对混凝土性能的影响

混凝土的强度受到许多因素的影响,其中之一是保持湿润的时间,即养护时间。图1表示不同养护情况下,混凝土抗压强度与180d龄期时的强度对比。

由图1数据可知,混凝土浇筑完成后不进行任何养护措施(始终曝露在空气中)相对于一直处于水养状态下的混凝土,在180d龄期时前者的抗压强度只有后者的40%。即使只进行了3d的养护,其抗压强度也可以提升到60%,而保持28d养护下抗压强度可以达到95%。因此,保持混凝土湿润是提高混凝土最终抗压强度的最有效方式。

混凝土早期迅速失水同时也产生相当大的早期干燥收缩。不采取养护措施或者养护不充分是导致混凝土表面弱化、起砂等低耐磨性能的主要因素之一。

混凝土耐久性受到很多因素的影响,其中包括抗渗性能和吸水率。从广义上讲,这些性能与混凝土的孔隙率相关,以及孔隙和毛细管是否是联通的。虽然水泥石中的孔隙和毛细管的数量和尺寸与水灰比直接相关,但同时,也间接的受到养护程度的影响。随着时间的推移,养护使水化产物部分或者完全填充了孔隙或毛细管,并因此降低了水泥石的孔隙率。图2说明了不同养护时间对水泥石的渗透性能的影响,可以看到延长养护时间可以提高抗渗性能。

3 养护方法

混凝土养护的方法大致分为:(1)减少混凝土中水分流失,例如覆盖相对不透水的薄膜;(2)通过持续对混凝土曝露表面进行润湿来防止混凝土水分流失;(3)通过保持混凝土表面润湿并同时提高温度,从而提高水化速度,这种方法通常应用于预制混凝土产品,不在本文讨论范围之内。

3.1 不透水薄膜养护

3.1.1 模板

不拆模是一种有效且低成本的混凝土养护方式,特别是在混凝土早龄期。在非常炎热的天气下,可能需要对木模板进行润湿以防止养护期间模板变干,从而延长这种养护方式的有效时间。

理想情况下是将任何曝露的混凝土表面(例如梁的顶面)用塑料膜进行覆盖或者其他保湿方式。需要注意的是,当垂直面的模板拆除后,这种养护方式的有效性作为一个养护系统而言显著降低。

3.1.2 塑料膜

塑料膜或者其他类似的材料是防止水分流失的有效屏障,前提是没有移位或者破损。这种方式的有效性与薄膜是否保持在原位密切相关,必须防止薄膜在外力作用下的移动。在不破坏混凝土收光面的情况下,薄膜应该尽早铺设在混凝土的曝露表面。对于平坦的混凝土表面,例如混凝土路面,薄膜应该延伸超过板坯的边缘一定距离,例如或至少是板厚的两倍,或者在板坯的边缘向下翻转并密封。

对于平面类型的混凝土工程,应将薄膜覆盖在混凝土表面上,并且尽可能地消除褶皱,以尽可能减少由于不均匀养护条件而导致的斑块色差效应(水化色斑)。将混凝土表面浇水后再覆盖薄膜可以有效防止这种斑块。木条、沙土或泥土应放在薄膜的所有边缘和接缝处,以防止薄膜被风挂起,达到密封水分并尽量减少蒸发。

对于装饰混凝土或者表面颜色的均匀性有高要求的情况,如果需要避免这种水化色斑,则需要对薄膜进行支撑使之脱离混凝土表面。可以采用木条或者是脚手架组件将薄膜与混凝土表面隔开,但需要注意保持整体的密封性。

对于具有垂直面曝露的混凝土工程,曝露的表面需要用薄膜包裹并用胶带粘住以限制水分流失。与具有曝露平面的工程一样,如果对表面色差有要求,同样需要将薄膜与混凝土表面隔开一定距离,以防止水化色斑。

还必须注意防止薄膜在使用过程中撕裂或其他方式损坏。为了保证薄膜的最低强度要求,ASTM C171《混凝土养护膜》规定其最小厚度是0.01mm。图3显示了即使只有相当于总面积1.7%的当量面积孔洞的薄膜,其养护效果也将大打折扣。

塑料膜可以是透明无色的或是有色的。采用有色膜时需要注意颜色与使用情况的适应性,例如,白色或者浅色膜可以反射阳光,因此在炎热天气下有助于保持混凝土相对阴凉;而黑色膜则相反,吸收阳光热量可能导致混凝土升温过高。所以,在炎热季节应该避免使用黑色膜,而在寒冷季节黑色膜则可能对混凝土强度增长有利。透明无色的塑料薄膜通常来说在温度方面更加中性,除了在炎热季节,透明膜没有遮蔽阳光的功能。透明薄通常相对于有色膜在耐用性方面较弱,所以减少了回收使用的可能性。

3.1.3 成膜养护剂

养护剂是一种可以直接应用在混凝土表面的液体,并且施工后可以形成相对不透水的薄膜阻碍混凝土中的水分损失。养护剂的性能和使用可参考澳大利亚规范AS 3799《混凝土用液体成膜养护化学品》。

养护剂是比较有效且经济的混凝土养护方法,既可以直接应用于新浇筑的混凝土,也可以用于已经通过其他方式养护后的混凝土。但是,需要注意的是养护剂可能会影响混凝土的表面与下一道工序表面处理的结合性能。这种情况下需要在选择养护剂化学种类方面特别关注。比如有些养护剂可能会影响地坪产品和瓷砖与混凝土表面的粘结力。

养护剂通常由石蜡乳液、氯化橡胶、烃树脂以及聚酯酸乙烯(PVA)乳液配制而成,它们的有效性变化很大,取决于乳液的材料和强度,图4为养护剂种类与效果比较。可以看到聚酯酸乙烯乳液型养护剂的效果非常差。

当养护剂用于新拌混凝土时,养护剂的施工时间对于最大效果至关重要。当混凝土表面上的游离水蒸发并且没有可见的水光时,应立即施工养护剂。施工太早会稀释养护剂影响成膜;施工太晚导致养护剂被吸收到混凝土中,导致成膜失败。养护剂还可用于初始湿养护或移除模板后减少混凝土中的水分损失。在这两种情况下,混凝土表面应在施加养护剂之前彻底润湿,以防止其吸收到混凝土中。养护剂的使用不能防止混凝土早期温度裂缝的产生。

养护剂可以通过手动喷雾,动力喷雾,刷子或滚筒进行施工。养护剂的类型或等级应与可用设备的类型和制造商的说明相匹配。养护剂应均匀施工,覆盖范围通常为0.20~0.25L/m2。在可行的情况下,相互垂直的两边施工将有助于确保完全覆盖。

有色养护剂还有助于确保完全覆盖防止局部遗漏,同时有利于帮助混凝土表面反射阳光而不是吸收热量。检查后续的地板表面工序非常重要。大多数养护剂必须在施加任何涂覆的地板涂饰剂之前除去,例如直接粘贴地毯和乙烯基,环氧树脂或聚氨酯涂料和瓷砖粘合剂。最后,应注意使用养护剂时,在封闭空间内需考虑化学溶剂的有关要求必须始终保持充分通风,并采取其他必要的安全预防措施。应始终遵循制造商的建议。

3.1.4 内养护剂

相应的化学品作为混合物掺入混凝土中,因此称为内养护剂。它们抑制水分流失,从而改善长期强度并减少干燥收缩。内养护剂相对面世较晚,使用时应小心。它们已被用于隧道衬砌和地下矿井中以提供一定程度的养护,因为在这种场合传统养护方法难以或甚至不可能使用。

3.2 水养护

水养护就是向混凝土表面供水来确保其持续湿润。养护用水不应比混凝土表面温度低5℃。用冷水喷洒较高温度的混凝土可能会引起“热冲击”而导致开裂。还必须避免混凝土的交替润湿和干燥,因为这会导致体积变化,也可能导致表面出现龟裂纹和裂缝。

3.2.1 蓄水养护

平坦或近平坦的表面,例如地坪,人行道,平屋顶等,可以通过蓄水来进行养护。在混凝土板的边缘周围竖立“坝”或“堤坝”,然后注水以形成浅水池。必须注意确保蓄水不会因蒸发或泄漏而排空。

3.2.2 喷洒或喷雾养护

使用喷雾或洒水是为养护混凝土提供额外水分的有效方法,并且在炎热天气期间,有助于降低混凝土的温度。采用其他保湿养护方法时,需要重视的是洒水喷头始终保持混凝土湿润,而洒水喷头并不一定需要保持持续洒水,在一定时间内间歇洒水即可。

洒水喷头需要大量供水,可能会造成水的浪费。可以采用排水系统来处理流走的水。另一种方法是建立一个“封闭”系统,收集和回收水进行重复利用。喷水系统可能受到刮风环境的影响,并且需要监视以确保所有混凝土都保持湿润并且不出现任何干湿交替的情况发生。

3.2.3 湿覆盖物

诸如粗麻布之类的织物或诸如沙子之类的材料可以像“覆盖物”一样用于保持混凝土表面上的水。在平坦区域,织物可能需要东西压住。此外,重要的是要确保整个区域都被覆盖。一旦混凝土强度可以满足覆盖织物施工而不损坏混凝土表面则应立即放置湿覆盖物。还需要防止织物变干,因为它们可以通过类似于毛细现象从混凝土中吸水而起到养护作用。

织物在垂直表面上可能特别有用,因为它们有助于水在表面上均匀分布,即使不与织物接触,也会降低表面蒸发速率。但是,应注意混凝土表面不会被水中的杂质或覆盖材料弄脏。全新的织物材料可能浸出织物污渍,所以需要对织物进行预先冲洗。在放置任何织物之前需要预先润湿以避免织物从混凝土中吸收水分,这可能导致织物纹理被印到混凝土表面。

综上所述,从关于养护的内容看,做好养护并不非常困难,而且可供选择的方法也有多种,与最终对工程质量的提高而言,养护投入的性价比是非常高的。希望更多的业内人士能够意识到这个问题,把养护工作落到实处。(来源:《混凝土世界》2019.09)

 

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