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—《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d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d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,ASTMC《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《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
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