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止于至善

有混凝土的地方,就会有我

 
 
 

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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学、河北工大、北京交大硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员、混凝土耐久性专业委员会委员,全国混凝土标准化技术委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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走出对混凝土养护认识的几个误区!  

2015-11-27 14:17:40|  分类: 混凝土质量控制 |  标签: |举报 |字号 订阅

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建筑工地上,对浇筑成型的混凝土覆盖浇水养护是一件很平常的事。现对其覆盖浇水养护的机理及作用进行分析,以便走出对其认识的几个误区。

一、误区之一-------混凝土浇水养护的目的只是为了水泥水化的需要

混凝土浇筑成型后,必须对其进行覆盖浇水,以满足混凝土表面在一定时间内保持湿润状态的要求。与此同时,为防止养护水的急剧蒸发,还应用塑料薄膜、麻袋片或草袋等材料加以覆盖。然而,混凝土的养护不仅只是浇水,还包含有广泛而深刻的内容,概括起来主要有以下两点:一是为使混凝土在一定时间内保持足够充分的湿润状态,以满足水泥水化的需要;二是要保证混凝土在不同的环境温度条件下,能保持有合适的最高温度、合适的内外温差及其合适的表面与环境大气的温差,同时还要有适当的降温速率和升温速率。

二、误区之二-------混凝土浇水养护的目的最迟开始时间是浇筑成型后的12h

《混凝土结构工程质量验收规范》(GB50204-2002)第7.4.7条第一款规定,应在浇筑完毕后的12h以内对混凝土加以覆盖并保湿养护。然而,有许多施工人员误解为,混凝土浇筑完毕后的浇水养护的最迟开始时间是其后的12h,也就是说,只要是在混凝土浇筑完毕后的12h前进行浇水养护就满足规范要求。因此,在工地上常会遇到技术人员催促养护浇水,可是有人会说,混凝土浇筑完毕才几小时,离12h还远呢!不着急。

由于水泥及混凝土技术的不断进步和发展,尤其是近年来,高性能混凝土、早强混凝土、高强混凝土及预拌混凝土等的广泛应用,其所用混凝土强度等级及水泥强度等级较高、水泥用量较大、早期强度高、水灰比小等原因,使其混凝土的温度变形、干缩变形和自收缩变形都较大,混凝土开裂时有发生,其中混凝土的浇水养护时间的过迟成为早期开裂的重要原因之一,必须引起施工人员的重视。多年前,工地上经常遇到的是流动性很大的塑性混凝土,其浇筑体积也不大、混凝土强度等级及水泥强度等级都较低、水泥用量小,早期水化程度不高、干缩小,又没用自收缩,在这种情况下,要求这样的塑性混凝土在浇筑完毕后12h以内浇水养护可能是适宜的,但对于现代混凝土来说,过迟浇水养护则会造成开裂并对潜在质量带来不利的影响。

三、误区之三--------混凝土的浇水养护时间越长越好

《混凝土结构工程质量验收规范》(GB50204-2002)第7.4.7条第二款规定,对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土,浇水养护时间不得少于7d,对于掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土,不得少于14d。这里需要指出,规范所规定的只是浇水养护的最少时间,而没有给出浇水养护的最佳持续时间和最长时间。然而,浇水养护时间越长,水泥水化程度越高,水泥的不可逆收缩也越大,水泥颗粒如果全部水化,其所生成的水泥凝胶不只使混凝土强度提高,与此同时还会产生很大的收缩,严重时可引起混凝土开裂。像混凝土中骨料所起的稳定体积作用一样,水泥石中需要有一定数量的未水化的水泥颗粒,或其他惰性物质稳定体积,因此,浇水养护时间并不是越长越好。以盲目延长浇水养护时间作为加强养护的做法,显然是错误的。现代水泥和混凝土技术的进步和发展,要求做到的是恰到适时的浇水养护。

试验证明,标准养护7d和标准养护14d的混凝土,其各龄期的干缩基本相同,而过长时间的养护并不能进一步减少收缩,这时如果进行长时间的浇水养护,由于混凝土内部生成的水化物增多,反而在一定程度上增加了混凝土的收缩。长时间的湿润养护不能有效地减小混凝土的干缩,而虽然可以推迟收缩的开始时间,但影响也甚微。

恰到适时养护时间的长短与组成材料的选择、混凝土配合比、环境温度和湿度、风速计养护方法等诸多因素有关。混凝土水胶比越低,越需及时加强外部补充水的供给,但浇水养护的时间可适当短些;水胶比大时混凝土中的自由水多,如果混凝土处于相对湿度较大地区,湿养护的影响不大,但其养护时间相对要长些,才能使其渗透性稳定;如果水胶比较大,但处于相对湿度地区,湿养护也不可轻视,养护时间不可缩短;掺有粉煤灰等矿物掺合料的混凝土,因其水胶比较小,如果外部补充水供给不足,表面的吸附水很容易蒸发,反应很慢的粉煤灰等掺合料,其抗裂作用和强度增长一样,在低水胶比的条件下,只有加强浇水养护才能有效地发挥出来,浇水养护不但要充分而且时间也要长些。对于掺有缓凝型外加剂及对抗渗有要求的混凝土,正如《混凝土结构工程质量验收规范》所要求的那样,浇水养护时间应予适当延长。现从渗透性角度所要求的保湿养护时间列于下表:

渗透性稳定所需混凝土的养护时间

水胶比 时间(d

0.70 90

0.60 28

0.4 57

四、误区之四--------混凝土才终凝,表面还湿湿的,不着急浇水养护

众所周知,混凝土的早期开裂是水泥和混凝土技术的进步和发展所带来的新问题,而自收缩与温度收缩又是高性能混凝土、高强混凝土及高强混凝土及高早强混凝土等早期开裂的主要原因。


混凝土自收缩的大小取决于水泥石内部自干燥程度、水泥石弹性模量及徐变系数。混凝土浇筑后的早期,特别是初凝后的前24h,其弹性模量低,徐变系数大,因此,自干燥程度成为决定自收缩的主要因素。混凝土初凝时对其表面进行湿养护可使养护水与混凝土中的毛细管孔内的水分连为一体,以供给混凝土内部胶凝材料使之水化。胶凝材料的进一步水化,又促使毛细孔细化,当毛细孔壁的阻力超过水的表面张力而不能继续向混凝土内部迁移时,这种水分的补给停止。由此可见,早期浇水养护的补水作用可很好地抑制混凝土的早期收缩。

混凝土的自收缩从其初凝时就已经开始,早期发展特别快,24h之内可完成大部分,以后则迅速衰减,其值可达0.025~0.050×10-3,同时还随水胶比的减小而增大,并随温度的提高而增加。与此同时,随着混凝土强度的逐渐增长,其极限拉应变也由成型后2h4.0×10-3急剧下降,6~12h可下降至0.04×10-3,达到混凝土开裂的风险期。如果按《混凝土结构工程质量验收规范》的规定,以传统塑性混凝土的要求,误以浇筑完毕后12h以内的最迟开始时间才开始浇水养护,其时间显然已大大滞后于混凝土开裂的危险期,规范所规定的最迟开始浇水养护时间已不适用于现代混凝土的养护要求。有许多人错误地认为,混凝土的浇水养护,只要是在混凝土浇筑完毕后的12h以内的任何时间开始都行,也就是说,在此12h的时间范围内浇水养护可早可晚,时间的可塑性很大,这种认识和做法,显然是错误的。

如果把混凝土的早高强认作为其早期开裂的内因,那么,其浇水养护滞后于表面水快速蒸发后的外部补水及补水中断,是混凝土引起早期开裂的外因。因此,很有必要将混凝土开始浇水养护的时间大大提前,使混凝土表面的向外蒸发水得以及时补给,做到尽早及时浇水养护。具体一点讲,就是在混凝土浇筑完毕,于其初凝开始,就以浇水养护不致人为冲坏混凝土表面为限尽早及时,这里要特别强调尽早二字,以保证混凝土早期及时具备充足的补水条件,以免发生混凝土塑性收缩、自收缩和干缩的共同作用。

五、误区之五----------混凝土的浇水养护最好是大水猛浇,这样补水才能充分彻底

混凝土浇筑成型后的覆盖,一是防止养护水的急剧蒸发以利节约用水;二是为了防止降温阶段水泥水化热的急剧散失,以保证混凝土断面上具有合适的温度梯度。有的人为了节省覆盖材料,对混凝土不加覆盖并用大压力水猛浇,这样不但浪费水,而且极易冲坏混凝土表面,更主要的是压力水流过混凝土表面,将其热量迅速带走,导致混凝土表面温度骤降,如果正遇混凝土水化热高峰期,养护水如果与混凝土表面温差又较大,可能因混凝土温度骤降,而使其内外温差及混凝土表面与环境温差过大而产生热震,致使混凝土表面开裂;同时,要切记养护浇水不可时断时续,中断多次反复热震则有加剧混凝土开裂的可能。适宜的浇水养护应是小水漫淋。

六、误区之六---------为了加速混凝土的硬化,养护阶段只保温而不进行冷却降温处理

混凝土的初始浇筑温度是混凝土最高温度的重要组成部分,对于处于塑性状态的混凝土进行冷却降温处理,则在降低最高温度的同时,也相应降低了混凝土的致裂温度。因此,对处于塑性状态的混凝土进行冷却降温处理是一种有效的防止混凝土开裂的方法之一。从混凝土开始硬化产生拉应力至达到最高温度止,虽然在此阶段对混凝土继续进行冷却处理,一般不至于改变整个混凝土断面上的受拉状态,但向混凝土表面浇以低于环境温度过大的冷却水,使混凝土温度骤降,会增加混凝土断面上的温度梯度,可能引起混凝土热震,虽然在此阶段,对混凝土冷却处理,也会降低最高温度和致裂温度,但为防止混凝土内外温差骤升引起表面开裂,这一阶段的冷却处理及浇水养护一定要小心谨慎。在混凝土内部产生拉应力之前,应及时进行冷却处理。

七、误区之七--------保温覆盖从浇水覆盖时就开始,不知何时开始才对

综述以上几个问题可知,在混凝土达到水泥水化最高温度之前应处于散热阶段,以求获得较低的最高温度和致裂温度,如果把保温提前到从浇水养护覆盖开始,适得其反,反而增加混凝土的最高温度和致裂温度,正确的保温时间应从混凝土降温开始,不宜提前。

在混凝土降温阶段实施对其保温,其目的之一是减少混凝土内部热量的散失,以减少断面上的温度梯度。目的之二是由于延缓了混凝土的散热时间,使之能够有效地充分发挥其强度增长的潜力,并使混凝土的松弛和徐变得以充分显现,其内部拉应力得以相应减小。与此同时,因混凝土龄期的增长,混凝土的抗拉性能要比其抗压性能提高的快,也可防止和减少混凝土的开裂。

混凝土表层的温度梯度是制约混凝土表面裂缝产生的重要原因之一。大气环境温度的升降,影响着混凝土内部断面上的温度梯度,而其温度变化的陡缓,也必然影响混凝土表面与大气环境温度变化的陡缓,保温材料的有效覆盖,能减小混凝土断面上的温度梯度。

工程实践证明,温度变化时混凝土结构的一个重要而又非常复杂的荷载,温度梯度的陡缓可以看作是对混凝土加荷的快慢,并对混凝土物理力学性能产生重要影响。气温骤降可看作对混凝土的快速加荷,可导致混凝土拉应力和弹性模量的增加,而使混凝土的极限拉伸减小,抗裂性能减弱,反之气温缓降可看作是对混凝土的慢速加荷,可导致混凝土拉应力和弹性模量比快速加荷有所减少,而混凝土的极限拉伸有所增加。同时,气温的骤降还可导致内外约束度的增加,不论是以外约束为主的结构,还是以内约束为主的结构,通过外部保温和内部缓降都可避免和减少混凝土的开裂。

综上所述可见,不论环境温度的高低,也就是说,不论春夏秋冬的外界气温是高还是低,混凝土的保温养护,不仅提高了混凝土的表面温度,还能使混凝土内部的温度得以缓降,并减小了内外温差和混凝土表面与大气环境的温差,为此,这种外保温内缓降的养护方法得以能够防止和减少混凝土的开裂。

正常的混凝土总是相似的,有质量问题的混凝土则各有各的问题!正如北京建筑大学宋少民教授所说的,混凝土即是最简单但同时又是最复杂的,简单在水泥、砂、石、水、外加剂拌合就是混凝土,但复杂在影响砼质量因素实在太多,如原材料的性能、配合比的设计、施工的过程、养护、生产的季节、各地的气候等多种因素无不是牵一发而动全身影响混凝土的质量。介于混凝土行业从事人员大多不是科班出身,没有经过系统的培训和学习,国家建筑材料工业技术情报研究所于12月19日-29日在北京中国建材总院内举办为期十天的混凝土系统培训,内容包括混凝土原材料性能讲解、混凝土配合比设计、试验检测技术、生产质量控制裂缝预防与处理、标准解析、质量事故处理、售后维权事宜等相关内容进行全方面剖析。

来源:商品混凝土汪军微信

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