用于低水膠比混凝土拌合物的新型養(yǎng)護(hù)方法

      混凝土的養(yǎng)護(hù)常常被忽視，其中很重要的一點(diǎn)是不懂得：養(yǎng)護(hù)不僅在于促進(jìn)水化反應(yīng)，而且還在于最大限度地減少收縮。通常，減少混凝土早期收縮和開(kāi)裂的手段和方法有：水泥改性、摻加礦物摻合料和化學(xué)外加劑、摻加纖維和進(jìn)行合理的養(yǎng)護(hù)。當(dāng)前，若干個(gè)國(guó)家的研究小組正在深入研究如何采用以先進(jìn)和獨(dú)特的內(nèi)養(yǎng)護(hù)為基本方法，來(lái)減少混凝土收縮為目的的新型養(yǎng)護(hù)方法。

      這些新型養(yǎng)護(hù)方法，正是國(guó)際實(shí)驗(yàn)室和專家聯(lián)盟中，建筑材料、體系和結(jié)構(gòu)（ILEM）196-ICC 混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)委員會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。該技術(shù)委員會(huì)由來(lái)自17個(gè)國(guó)家的37名代表組成。
若干年來(lái)，混凝土技術(shù)的進(jìn)步，已使一種低水膠比混凝土進(jìn)入了實(shí)際的應(yīng)用階段。但是，令人遺憾的是，除非采用特殊的預(yù)防措施，這種低水膠比混凝土在早期階段很容易產(chǎn)生開(kāi)裂。由于，其拌合物的用水量相對(duì)比較低，因此，專家們不得不盡力尋找使其干縮也比較低的措施。近十年來(lái)，注意力已集中在大家所公認(rèn)的，但知者甚少的所謂：自生收縮現(xiàn)象上了。隨著低水膠比高性能混凝土的廣泛應(yīng)用，已成功開(kāi)發(fā)出若干種新型的旨在克服這種自生收縮現(xiàn)象的養(yǎng)護(hù)技術(shù)。

      自生收縮：高性能混凝土的致命弱點(diǎn)
      自生收縮并非外部因素，諸如：失水或溫度變化所致。產(chǎn)生自生收縮的原因是，經(jīng)水化的水泥產(chǎn)物的體積，小于水化前水泥和水的體積。在硬化過(guò)程中，伴隨自生收縮的是自脫水，或者是水泥持續(xù)水化時(shí)，消耗掉孔隙水所引起的混凝土內(nèi)干燥。這個(gè)過(guò)程可能要持續(xù)數(shù)天或數(shù)周之久。但是，最明顯的自生收縮，發(fā)生在硬化過(guò)程的第一或第二天之內(nèi)。

      一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于水膠比大于0.4的混凝土，自生收縮的影響不是很大。隨著水膠比下降到其極限值時(shí)，自生收縮往往會(huì)增加，甚至?xí)蔀橐豁?xiàng)起主導(dǎo)作用的因素。事實(shí)上，一種水膠比為0.3的混凝土，自生收縮大約能占其總收縮量的50%。礦物摻合料也會(huì)增加自生收縮。早期產(chǎn)生的自生收縮，會(huì)使混凝土產(chǎn)生開(kāi)裂之風(fēng)險(xiǎn)，這是混凝土最脆弱的階段。其間，混凝土的抗拉強(qiáng)度最小，而且，還會(huì)受到高溫差的影響。

      內(nèi)、外養(yǎng)護(hù)方法分類
      根據(jù)建筑材料、體系和結(jié)構(gòu)（ILEM）196-ICC 混凝土內(nèi)養(yǎng)護(hù)技術(shù)委員會(huì)推薦草案，混凝土養(yǎng)護(hù)方法的分類可參見(jiàn)圖1。傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方法，基本上是通過(guò)外部實(shí)施養(yǎng)護(hù)作業(yè)，并可分為兩種類型：水養(yǎng)護(hù)—即那些通過(guò)提供額外的水分，來(lái)防止混凝土失水的方法；密封（或無(wú)水）養(yǎng)護(hù)—即那些僅防止失水的方法。

      養(yǎng)護(hù)水也能從內(nèi)部提供水源，即眾所周知的內(nèi)養(yǎng)護(hù)（IC）。內(nèi)養(yǎng)護(hù)包括在混凝土拌合物中采用一種起養(yǎng)護(hù)劑作用的組分。這種養(yǎng)護(hù)劑可以是一種新組分（比如是一種外加劑或是一種特種骨料），也可以是混凝土拌合物中，采用的一種處于特殊狀態(tài)的普通骨料，諸如呈飽和水狀態(tài)。內(nèi)養(yǎng)護(hù)和外養(yǎng)護(hù)也同樣可劃分為兩種類型：1) 水養(yǎng)護(hù) (有時(shí)可稱作引水型)， 這里的養(yǎng)護(hù)劑起蓄水器的作用，逐步把水分釋放出來(lái)；2）密封養(yǎng)護(hù)，這里的養(yǎng)護(hù)劑起延遲或阻止正在硬化的混凝土產(chǎn)生的失水作用。

                                                  圖1 混凝土養(yǎng)護(hù)方法的分類

      內(nèi)部水養(yǎng)護(hù)（引水型）
      大多數(shù)高強(qiáng)和高性能混凝土的水膠比很低，其拌合水不足以保持粗毛細(xì)孔內(nèi)充滿能維持水泥水化和進(jìn)行火山灰反應(yīng)所需的水分。因此，對(duì)于這類混凝土，一般公認(rèn)的更有效的養(yǎng)護(hù)方法是，額外加水（內(nèi)部供水）。內(nèi)部供水養(yǎng)護(hù)的可取之處在于，內(nèi)部密封已不能防止其自脫水。

      內(nèi)養(yǎng)護(hù)劑是該養(yǎng)護(hù)體系的一個(gè)組成部分，而且它最終被自身分散。這種內(nèi)養(yǎng)護(hù)方法有助于克服由于低水膠比體系的低滲透性，使傳統(tǒng)的外養(yǎng)護(hù)效果下降所帶來(lái)的問(wèn)題。這種內(nèi)供水養(yǎng)護(hù)方式，由于它可直接降低自脫水，因此，是一種降低自身收縮的有效方法。

      內(nèi)供水養(yǎng)護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其能提高混凝土后期強(qiáng)度的發(fā)展。使用過(guò)這種內(nèi)養(yǎng)護(hù)的施工人員認(rèn)為，內(nèi)養(yǎng)護(hù)的主要貢獻(xiàn)是，通過(guò)大幅度延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)期，可降低滲透性。延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)，還可增加所形成的膠凝材料產(chǎn)物的體積，從而使毛細(xì)孔不貫通。當(dāng)混凝土拌合物中，由于摻加礦物摻合料，諸如硅灰和磨細(xì)礦渣，使孔結(jié)構(gòu)更為致密，從而增加自脫水，使內(nèi)供水養(yǎng)護(hù)的優(yōu)點(diǎn)變得日益重要。
Powers 模型已用于計(jì)算出減少自脫水所需內(nèi)養(yǎng)護(hù)水的總量。如圖2所示，水灰比為0.36時(shí)，所需的內(nèi)養(yǎng)護(hù)水用量最高，相當(dāng)于水泥重量的6.5%。對(duì)于一種水泥用量為400kg/m3的高性能混凝土，內(nèi)養(yǎng)護(hù)水所需用量是26kg/m3。根據(jù)Powers模型，如果w/c +wic/c=0.42時(shí)，水灰比在0.36-0.42范圍時(shí)，水泥有可能完全水化。圖2中下降段即可為證。水灰比低于0.36時(shí)，盡管有內(nèi)養(yǎng)護(hù)，但是，也只能是部分水泥水化，因?yàn)?，水化將?huì)受到水化反應(yīng)產(chǎn)物所占空間的限制。