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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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一线专家谈夏季混凝土施工养护(2)  

2016-07-01 06:46:55|  分类: 混凝土质量控制 |  标签: |举报 |字号 订阅

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加强对混凝土的养护,是确保硬化混凝土力学性能增长,防止裂缝产生,提高混凝土耐久性能的必不可少的重要措施。其实,无论何时何地,无论针对哪一种类型的 混凝土构件进行养护,也无论采取何种养护方式,其想要达到的直接效果无非是稳定混凝土体系,尽量减少构件的失水干缩和温差收缩,从而降低收缩应力,有效控 制混凝土裂缝产生。就减少混凝土干缩而言,最根本的是要解决“保湿”问题;对大体积混凝土来说,不仅要“保湿”,还要进行“温控”。

关于如何养护,现行的国家标准 GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》第 8.5.1 条规定:“混凝土浇筑后应及时进行保湿养护,保湿养护可采取洒水、覆盖、喷涂养护剂等方式。养护方式可根据现场条件、环境温湿度、构件特点、技术要求、施 工操作等因素确定。”

所谓“保湿养护”,可以理解为保水养护,也就是能保住混凝土中拌合水尽量不损失的养护,原重庆大学甘昌成老师把这种不失水、没有失水缺陷的养护方法称之为 “完美湿养护”,他指出混凝土中的拌合水有三大功能,除了满足施工性能的需要、胶凝材料水化的需要外,还有一个过去未被业内充分认识的重要功能,那就是维 持混凝土体系平衡、保持体积稳定的需要。只要拌合水不损失,混凝土体内就不会造成失水缺陷(如连通的毛细孔隙以及可见与不可见裂缝),消除了失水缺陷,就 消除了混凝土体系内最主要的不平衡因素。因为,失水缺陷产生的收缩应力,有害介质进入缺陷产生的膨胀应力,都会破坏体系平衡,使混凝土体积不稳定。拌合水 才是维持体系平衡的重要元素,只有拌合水不损失,才能使混凝土实现 “零缺陷”,达到高抗渗,才能使混凝土体系稳定,体积稳定,提高抗裂性能。

规范中强调保湿养护要“及时进行”是十分必要的,也很重要。所谓及时,就是在新浇筑的混凝土表面进行抹压(消除失水缺陷)后,立即喷雾、覆盖或蓄水养护。 只有这样做,才能最大限度地保持混凝土中拌合水不再损失。正如 GB 50164—2011《混凝土质量控制标准》第 6.7.4 条规定的“对于混凝土浇筑面,尤其是平面结构,宜边浇筑成型边采用塑料薄膜覆盖保湿。”(见图 1~4)。

一线专家谈夏季混凝土施工养护(2) - 闻宝联技术空间 - 止于至善

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总之,不能再被国标 GB 50204—2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》(2011年版)中第 7.4.7条第1款“应在浇筑完毕后的 12h 以内对混凝土加以覆盖并保湿养护”的规定继续误导,这条规定在新版中仍原封不动继续保留是不妥当的,特别是给一些不重视“及时进行保湿养护”的现场施工人 员提供了“规范依据”和推迟养护的借口。这里不是说“保湿养护”应该限制在多少小时以内的时间长短问题,而是根本就不应该设定时间的界限问题,而应该强调 “立即或及时进行保湿养护” 。通常夏季在干热有风的环境下浇筑楼、屋面板过程中,时而可见后边还在浇筑抹面,前边已失水发白、开裂,才仅有几个小时而已。

至于“保湿养护”的时间,不应少于 14d,尤其要关注前 7d 天,这是黄金养护期,而关键是前三天,特别是第一天,这是关键中的关键。因为,混凝土的幼龄期在这一时段是胶凝材料水化最活跃,水化产物生成最多,强度增 长最快的时段。但是,如果不注意养护,也是混凝土拌合水丧失最快、最容易产生失水缺陷的时段。有些施工人员却不懂这个道理,为了赶工期,不仅不覆盖,连水 也不浇,刚刚终凝就开始放线,接着就吊装钢筋、模板、脚手架,哪顾得上养护?(见图 5)其结果后患无穷,只好花更多的钱、浪费更多的时间去处理渗漏,真是劳民伤财,还使硬化后混凝土的耐久性能大大降低。

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对于地下室厚大底板及外墙、剪力墙等结构部位的养护,除了要及时保湿外,还要进行温度控制,要适当保温(覆盖塑料布和麻袋保湿保温),确保混凝土体中心与 表层温差以及表层与环境温差都不大于 20℃,要缓慢降温,每天降温不超过 2℃。切记在混凝土体表面温度较高的情况下,不可浇凉水,防止急剧降温,造成较大温度应力,导致混凝土开裂(图 6、7)。

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盛夏高温季节施工时,砂石可喷洒水雾降温;也可通过计算,以合适的冰霄用量等量取代部分拌合水搅拌混凝土,可以将混凝土的入模温度降低到 30℃ 以下。搅拌车滚筒应适时喷水降温,输送混凝土的泵管应覆盖湿麻袋防晒散热。若条件许可,应避开高温时段浇筑混凝土。混凝土浇筑后,应及时进行保湿保温养 护,必要时,可搭盖遮阳棚,防风防晒,减少水份蒸发(图 8 a、b)。

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地下室外墙模板,最好采用保温效果较好的,不吸水的漆面多层木模板,脱模时间宜不少于 7d,但可在第二天松开固定模板的螺栓,并在其上部的缝隙处喷雾和覆盖湿的土工布。墙体立面的模板拆除后,可喷雾、挂麻袋或土工布,也可以喷涂养护液或黏 贴塑料薄膜养护,浇水保湿养护到 14d 以上。柱面可以在喷水后,用塑料布严密包裹,养护时间不少于半个月。

以上养护方法,经多次实践验证,效果都很好。

甘昌成(柳州市环波建材有限公司,高工)

混凝土为什么要养护?养护的目的是什么?笔者在施工现场多年,发现很多混凝土工程技术人员对混凝土养护目的的认识不是很清晰。没有清晰的认识,就很难找到正确的养护方法,也很难判断所采取的养护措施,其有效程度几何,因而也就很难保证硬化混凝土的质量。

混凝土的养护工作非常重要,说它对混凝土的抗渗抗裂性能以及硬化混凝土的质量起着决定性的作用,并不过分。我们已经从理论上明确,混凝土配合比的拌合用水 在混凝土密实成型以后不可以损失,这就是养护的目的。实际工程中,可以根据密实成型后混凝土失水的多少、失水缺陷消除的彻底程度,评价混凝土施工养护的质 量,评估硬化混凝土的质量及其对耐久性的影响。

长期以来,从理论界到工程界,人们对混凝土养护目的的表述是值得商榷的。A.M.内维尔在《混凝土的性能》一书中,对养护的目的是这样描述的:“养护的目 的是保持混凝土饱和或尽可能饱和,直到新拌水泥浆体中最初由水填充的空间被水泥水化产物填充到所期望的程度”。接下来又说:“为了保证混凝土水化持续进 行,混凝土内相对湿度应不低于 80%,当周围空气相对湿度不低于此值时,混凝土与周围空气之间基本不发生水份迁移,不需要有效养护来保证后续水化。”由此我们可以理解为,所谓的“混凝 土饱和”,是保持环境的相对湿度不低于 80%。

该书在混凝土学术领域权威性极高,代表了以往理论对混凝土养护目的的表述。内维尔是国际上极负盛名的混凝土专家,他的著作在国际上影响深远,永远值得我们 推崇和尊重。内维尔也实事求是地指出,“混凝土行业的技术水平仍不如其他行业那样成熟”,他非常重视在工程实践中解决实际问题,认为现场施工的混凝土构件 “其质量几乎全靠混凝土的制作工艺来保证”。他的这个说法很有实际意义。在他的著作中,更多关注的是混凝土的生产实践与浇筑到构件中的工程行为,而不是实 验室里的小试件研究。

工程实践表明,以往理论关于混凝土养护目的的表述未能准确揭示混凝土的硬化规律。理论认为,环境相对湿度不低于 80%,可以不需要有效养护。实际上,只要环境相对湿度低于 100%,混凝土就会失水。混凝土一旦失水,不管失水多少,都会产生缺陷,产生内应力。在内应力作用下,混凝土体系偏离原来的平衡,成为不稳定的体系,其 体积也变得不稳定。失水越多,缺陷越严重,体积越不稳定。环境相对湿度不低于 80% 时,即使失水不是很多,混凝土没有开裂,但失水存在失水通道,存在连通的毛细孔隙缺陷,造成混凝土的抗渗性能降低。这些连通的孔隙缺陷加剧了混凝土硬化后 在不利环境下的继续失水,使内应力不断的增加和积蓄,混凝土中后期开裂的几率很大。环境有害介质也容易入侵混凝土,造成混凝土耐久性降低。因此,在混凝土 硬化过程中,不可以出现失水通道。要避免出现失水通道,就要防止混凝土失水。所以,不是环境相对湿度不低于 80%,混凝土就不需要有效的养护,而是只要环境相对湿度低于 100%,混凝土都应该养护。养护的目的就是防止混凝土失水,防止形成失水缺陷。

“养护的目的是保持混凝土饱和或尽可能饱和”,从字面上看,这种叙述是对的,问题是“混凝土饱和”这一概念怎么去定义。“混凝土饱和” 不是环境相对湿度不低于 80%时的混凝土状态,而是“混凝土的所有充水空间均被拌合水充盈”。对于不泌水、不离析的混凝土拌合物,密实成型后的体系是一个很好的平衡体系,这时, 其所有充水空间均被拌合水充盈。我们要保持混凝土饱和,就是从这个时候开始,防止拌合水损失。

“直到新拌水泥浆体中最初由水填充的空间被水泥水化产物填充到所期望的程度”,这句话提示了混凝土的养护时间究竟为多长才合适。但“所期望的程度”是个模 糊的概念,必须有指标来衡量,才变得明确。实际上,只要混凝土密实成型以后不失水,硬化期间其所有充水空间的拌合水就可以保持充盈的状态。因为不失水,不 存在水的迁移通道,水化产物就可以将充水空间完全填充密实。这时的混凝土实现了高抗渗。实现了高抗渗的混凝土,大大减缓了混凝土中后期拌合水的损失,环境 有害介质也很难进入混凝土。所以,笔者认为,这个“所期望的程度”,就是混凝土的高抗渗。正常硬化条件下,混凝土实现高抗渗并不需要 28d,只要3~7d。从这个角度来说,规范规定一般混凝土的养护期为 7d 是合理的,但这 7d 内混凝土应该不失水。

在施工现场,听到有的施工人员说,养护是为了保证水泥水化有足够的水份。这种说法与书中“为了保证混凝土水化持续进行”的表述应是一致的。但是,根据水泥 的水化理论,硅酸盐水泥完全水化的理论水灰比为 0.227,现代混凝土中的胶凝材料基本上都是复合胶凝材料,掺合料的活性比水泥低,能生成的水化产物比水泥少,因此,复合胶凝材料完全水化的理论水胶比 应该在 0.227 以下,而混凝土生产中的实际水胶比基本都在 0.3 以上,目前 C30 及以下的低强度混凝土,很多在 0.5 以上。这些充盈在充水空间的拌合水,远高于胶凝材料完全水化时的理论水胶比用水量,因而不但可以保证硬化期间水化的持续进行,也可以保证混凝土中后期水化 的持续进行,前提条件是这些拌合水不损失。为什么埋在地下的混凝土,其后期强度总是高于暴露在大气中的混凝土,就是这个道理。所以,混凝土养护的真正目的 还是为了防止拌合水损失。

一个理论是否正确,就看它是否经得起实践的检验。在以往养护理论指导下产生的一些规范规定的养护方法,以及施工现场采取的一些养护方法,都未能满足混凝土 硬化的需要。这些养护方法存在的突出问题是,混凝土密实成型后,普遍存在放任失水的现象,混凝土得不到正常的生长发育,在硬化期间形成很多失水缺陷,导致 长期以来混凝土裂与渗的质量问题多多,耐久性问题多多。

笔 者最近从事干粉砂浆搅拌站筹建的技术工作及试验室筹建工作。砂浆其实就是没有粗骨料的混凝土。由于使用的工程对象不同,砂浆与混凝土有很大区别,但也有共 性。期间笔者接触了一位从 2005 年就开始从事干粉砂浆生产和施工的企业家,他对如何提高砂浆抗裂能力的见解很独特。他说,要提高砂浆的抗裂性就必须提高它的保水性,保水率越高,抗裂性能 就越好。也许笔者看过的砂浆技术资料太少,都说添加纤维素醚和可再分散乳胶粉能够大幅度提高砂浆的抗裂性,但尚未看到有人把砂浆的抗裂性和保水性联系起 来。这位企业家一语道破了问题的本质,令笔者颇感惊讶。说怪也不怪,这是他实践经验的总结。这个问题也很好解释。正是由于纤维素醚和可再分散乳胶粉的加 入,提高了砂浆的保水能力,减少了砂浆施工后拌合水的蒸发损失和基层吸水损失,努力使砂浆充水空间的拌合水在砂浆硬化期间保持充盈状态,水化产物得以将充 水空间完全填充密实,减少了由于失水形成的失水通道及其产生的内应力,使硬化后的砂浆获得较好的体系平衡,故硬化砂浆的质量提高,抗裂性提高。

夏季混凝土如何养护?关键我们要弄清楚养护的目的,养护的本质内涵。目的搞清楚了,方法也就有了。这些方法就是能够有效防止拌合水损失的方法,能够彻底消除失水缺陷的方法。

夏 季烈日炎炎,暴晒条件下混凝土失水最快,硬化也快。对于大面积混凝土,振动密实抹平后,要密切注意,掌握好初凝前的二次抹压时间。如果错过了适宜的抹压时 间,对硬化混凝土质量将造成难以挽回的影响。二次抹压时,一定要一边抹压一边覆盖,并浇足水保湿。抹压是为了彻底消除初凝前形成的失水缺陷,覆盖是防止抹 压后的混凝土继续失水。覆盖最好采用吸水性强的麻袋或土工布,要相互衔接,并保持覆盖物一直处于饱水状态。只有这样,才能有效防止混凝土失水。覆盖塑料薄 膜则是较快捷较省工的方法,但要注意其防失水效果。最近有施工人员向笔者讲述这样一则案例:某地某工程于 2006 年夏季施工,搅拌站的技术交底也许不够清晰,施工单位按技术交底覆盖塑料薄膜,发生了较严重的早期开裂,最后处理结果是将楼面板打掉,重新浇注,混凝土公 司遭受了损失。笔者分析推测,当时覆盖的可能是破旧的、很薄的薄膜,也没有贴紧混凝土表面,有些地方与混凝土表面有很大间隙,在烈日烘烤下混凝土失水很 快,水份蒸发出来或透过薄膜蒸发掉,或成小水珠沾附在薄膜上,或成蒸汽徘徊在混凝土表面与薄膜之间。这些蒸发的水分并没有象一些资料认为那样可以养护混凝 土,因为它不能阻止烈日下混凝土的继续失水。失水多了,混凝土开裂就是无疑的了。开裂严重,说明失水严重。所以覆盖薄膜应选用不透气不透水的、相对厚一点 的薄膜,一次抹平或二次抹压后立即铺盖在混凝土面上,并将薄膜压紧,使之紧紧贴附在混凝土表面,使拌合水难以蒸发出来。如果太阳很猛,对于重要工程,或大 体积混凝土,在抹压覆盖完成后,最好能蓄水养护,这样质量更有保证。

我国西北缺水地区及非洲沙漠缺水地区夏季混凝土施工,没有充足水份养护大面积混凝土,二次抹压后最好对混凝土表面飘飞一次水花,使混凝土表面充分润湿,然 后用不透气不透水的薄膜覆盖并压紧,再在面上加盖干草席或干麻袋,要互相衔接,不留暴露面,避免薄膜被太阳直接烘烤。此后虽不再淋水,也应有较好的防裂效 果。这是缺水地区的一次养护法。千万不能让密实成型后的混凝土长时间裸露在太阳下暴晒,放任其失水。

夏 季施工的另一个特点是雨水多,有时雨来得很急,很猛。夏季因为气温高,泵送混凝土的坍落度通常较大,但雨季施工时坍落度应尽量小些。低坍落度的混凝土遇雨 保浆能力较强,减少雨水冲刷浆体的流失。大雨到来之前应及早作出判断,用塑料薄膜将已振实抹平和未振实的混凝土都予覆盖。有施工单位因为赶不及,只对振实 抹平的混凝土进行覆盖,而没有振实的混凝土未予覆盖。笔者认为这是用反了的方法。未振实的混凝土有很多脚印,大雨过后,这些脚印都灌满了雨水,振动之前一 般没有排除这些积水,也很难将其排除掉。振动的过程中,雨水融入混凝土,大大加大了水胶比,加之部分浆体流失,对混凝土质量的影响是很大的。笔者向施工单 位建议,如果雨水来得快,来不及全部覆盖,首先要覆盖的是未振实的混凝土,对已振实抹平的混凝土,也一定要将周边覆盖好,使薄膜紧贴周边混凝土的表面,防 止雨水冲走水泥浆。混凝土振实抹平时,最好能将周边略压高一点,让雨水积蓄在混凝土表面。这样做,起到了“即时水养护”的作用。施工单位按此方法做了,效 果还是不错的。

总之,养护方法是灵活多样的。不同的施工单位可能有不同的养护方法,判断一种养护方法是不是合理,能否满足混凝土生长发育的需要,能否保证硬化混凝土的质 量,就看它是否能够有效防止拌合水的损失,是否彻底消除了失水缺陷。如果取得这样的效果,养护的目的也就达到了。还要注意的是,不同的构件可能有不同的失 水方式,要针对不同的失水方式采取相应的防失水措施。本文所论述的养护目的,就是为混凝土得到正常的生长发育提供必需的条件。不管任何季节、何种构件,只 要配合比合理,只要满足这些条件,正常硬化温度下我们就一定能够保证硬化混凝土的质量,


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