前言
混凝土性能的變化與周圍環(huán)境有著很大的關(guān)系,好的環(huán)境可以促進(jìn)混凝土性能的發(fā)展,使其更好地服務(wù)于結(jié)構(gòu)。惡劣的環(huán)境也可以使混凝土性能劣化,影響整個(gè)工程的質(zhì)量。隨著商品混凝土的蓬勃發(fā)展,現(xiàn)代混凝土已不是過去砂子、石子、水泥的簡(jiǎn)單組合,在混凝土生產(chǎn)中大多摻加了礦粉、粉煤灰及具有各種功能的外加劑,這些材料的加入都必須為其創(chuàng)造一個(gè)適宜的環(huán)境,才能使各種材料組合發(fā)揮出*佳性能。
因此,混凝土澆筑完畢后,需要在一定時(shí)期內(nèi)保持適當(dāng)?shù)臏囟群妥銐虻臐穸?,以滿足混凝土的良好硬化條件。為滿足這種硬化條件所采取的措施,稱為混凝土的養(yǎng)護(hù)。溫度、濕度及養(yǎng)護(hù)延續(xù)的時(shí)間是混凝土養(yǎng)護(hù)的三大要素?;炷列阅茉缙谧兓^快,后期逐步平穩(wěn),這是混凝土性能依時(shí)間變化的一個(gè)基本規(guī)律。因此,早期養(yǎng)護(hù)對(duì)*混凝土性能的實(shí)現(xiàn)有著特別重要的作用。
然而,長(zhǎng)期以來,養(yǎng)護(hù)的重要性并沒有引起施工及監(jiān)理人員的足夠重視。由于受技術(shù)水平、質(zhì)量意識(shí)及盲目趕超進(jìn)度等因素的影響,混凝土得不到科學(xué)、充分的養(yǎng)護(hù),結(jié)果造成混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、強(qiáng)度低、耐久性差等質(zhì)量問題,使混凝土不能發(fā)揮其應(yīng)有的性能。
本文從五個(gè)方面就早期養(yǎng)護(hù)對(duì)現(xiàn)代混凝土的重要性進(jìn)行分析。
1 對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響
為了分析養(yǎng)護(hù)條件對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響,我們分別選用C20、C25、C30、C40 四種強(qiáng)度等級(jí)混凝土(均摻加了25% 礦粉、15% 粉煤灰)制作了150mm×150mm×150mm 的試塊,在四種不同養(yǎng)護(hù)條件下檢測(cè)其28d 抗壓強(qiáng)度,結(jié)果如表1。
通過以上試驗(yàn)結(jié)果可見,混凝土試塊成型后如不采取任何養(yǎng)護(hù)措施,其28d 抗壓強(qiáng)度可損失25% 以上,且對(duì)低強(qiáng)度等級(jí)混凝土影響更大。這主要因?yàn)榛炷林袚郊恿溯^多的礦粉、粉煤灰,混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢,而低強(qiáng)度等級(jí)混凝土早期強(qiáng)度更低,混凝土密實(shí)度不夠,這時(shí)混凝土如得不到保濕養(yǎng)護(hù),內(nèi)部水分更易散失,影響其水化反應(yīng),從而使強(qiáng)度大大降低。
通過以上試驗(yàn)結(jié)果還可看出,如能*7d 標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù),則混凝土28d 抗壓強(qiáng)度基本能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的90% 左右,且越早期的養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土影響越大。
以上是采用試塊試驗(yàn)得出的結(jié)果,在不能充分養(yǎng)護(hù)的情況下,對(duì)混凝土試塊的影響比對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物的影響要大。工程結(jié)構(gòu)物實(shí)體體量一般都大,內(nèi)部混凝土強(qiáng)度下降要小于試塊的,但對(duì)表層混凝土及對(duì)一些薄壁結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度影響仍較大。
2 對(duì)混凝土抗裂性能的影響
在自然環(huán)境下,混凝土將產(chǎn)生一些體積變形,當(dāng)內(nèi)外混凝土體積變形不一致時(shí),混凝土有可能產(chǎn)生開裂?;炷恋拈_裂與否取決于內(nèi)外變形差異的大小與混凝土的抗裂能力。如果前者大于后者,混凝土將出現(xiàn)開裂,如果后者大于前者,混凝土則不開裂。要提高混凝土的這種早期抵抗能力,對(duì)混凝土進(jìn)行較好的早期養(yǎng)護(hù)是十分重要的。大多數(shù)的混凝土開裂都發(fā)生在塑性收縮階段,水泥水化引起混凝土體積收縮,由于失水后得不到及時(shí)保濕養(yǎng)護(hù)而使混凝土產(chǎn)生開裂。
*典型的就是在干燥、高溫季節(jié)現(xiàn)澆混凝土樓板的開裂問題,每年的春季由于干燥、風(fēng)大,是現(xiàn)澆樓板裂縫的多發(fā)季節(jié)。裂縫的形式主要有兩種,一種是表面不規(guī)則的淺表性裂縫,這種裂縫是在混凝土初凝后,水化速度加快,混凝土得不到及時(shí)的保濕養(yǎng)護(hù),由于失水而產(chǎn)生收縮裂縫,這與混凝土的砂率、水灰比、坍落度等關(guān)系不大。另一種裂縫則是貫穿至板底的深度裂縫,且多沿布筋方向。這種裂縫的產(chǎn)生多是由于混凝土初凝前未實(shí)施保濕措施,混凝土初凝后開始出現(xiàn)裂縫,施工人員就對(duì)出現(xiàn)的裂縫實(shí)施拍打、抹壓,這時(shí)混凝土未終凝,正是強(qiáng)度發(fā)展*快、*脆弱的時(shí)期,由于施工人員的踩踏,混凝土受到內(nèi)部鋼筋的剪切作用而出現(xiàn)順筋裂縫。形成貫穿性裂縫的另一種原因就是為了搶進(jìn)度,過早往板面上堆放架管、鋼筋、磚等物體,同樣是在混凝土強(qiáng)度發(fā)展*脆弱的時(shí)期,在荷載作用下使混凝土受到內(nèi)部鋼筋的剪切作用而出現(xiàn)順筋裂縫。過早的荷載造成混凝土結(jié)構(gòu)受損,再長(zhǎng)的養(yǎng)護(hù)期也不能彌補(bǔ)早期的結(jié)構(gòu)損傷。這種順筋貫穿性裂縫不僅造成板面滲水,而且可導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋的銹蝕,*終將對(duì)混凝土耐久性造成嚴(yán)重影響。
這兩種裂縫解決的*好辦法,就是*混凝土振搗、抹面完成后,*初凝前在混凝土板面上覆蓋一層塑料薄膜保濕養(yǎng)護(hù),*好是邊抹面邊覆蓋(圖1),在混凝土強(qiáng)度未達(dá)到1.2MPa前(春秋季一般30h,夏季一般20h,冬季一般48h 以上),*混凝土板面不上人及堆放物體,使混凝土能有足夠時(shí)間產(chǎn)生抵抗混凝土變形的早期強(qiáng)度。近幾年由于我們積極與客戶交流、溝通及監(jiān)理、施工人員認(rèn)識(shí)的提高,現(xiàn)澆混凝土樓板施工采取以上早期保濕養(yǎng)護(hù)措施后已基本解決了裂縫問題。
另外還有兩種容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫的情況與混凝土早期養(yǎng)護(hù)不當(dāng)具有直接關(guān)系。一種是大體積混凝土澆筑時(shí)隨著厚度的增加,水泥水化速度加快,內(nèi)外溫差加大,混凝土初凝時(shí)間提前,這時(shí)應(yīng)*在混凝土初凝前即覆蓋一層塑料薄膜保濕及覆蓋棉毯保溫(保溫的目的是為了使混凝土內(nèi)部溫度平穩(wěn)散發(fā))養(yǎng)護(hù),*混凝土不因失水過快及內(nèi)外溫差過大而產(chǎn)生裂縫。另一種容易產(chǎn)生裂縫的部位是較長(zhǎng)的連續(xù)墻體,施工單位為了減少模板運(yùn)轉(zhuǎn)周期,混凝土澆筑后不到30 小時(shí)模板就拆除了,混凝土表面得不到及時(shí)、充分的濕養(yǎng)護(hù),混凝土早期收縮過大而產(chǎn)生開裂?;炷翂w不宜過早拆模,早期有模板附著在混凝土表面可起到保濕作用。根據(jù)氣溫情況一般混凝土澆筑2~3 天后拆模,拆模后立即涂刷養(yǎng)護(hù)劑或掛棉氈澆水養(yǎng)護(hù)(冬季不可澆水)。
以上所述新澆筑混凝土的這些特點(diǎn)導(dǎo)致了混凝土容易變形、產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,而引起開裂。混凝土澆筑后,要防止混凝土表面受環(huán)境因素影響(如風(fēng)吹、暴曬、氣溫驟降等)而引起激烈變化,及時(shí)養(yǎng)護(hù)就是為混凝土提供一個(gè)良好的環(huán)境,使混凝土能夠進(jìn)行正常的水化反應(yīng),產(chǎn)生早期強(qiáng)度,以提高混凝土抵抗各種變形的能力,防止或減少因早期干燥收縮和溫度收縮而產(chǎn)生開裂。
3 對(duì)“雙摻”混凝土路面(地面)表層強(qiáng)度的影響
隨著商品混凝土的發(fā)展,現(xiàn)在大、中城市中混凝土路面(地面)工程,基本上由現(xiàn)場(chǎng)攪拌改用商品混凝土來澆筑。商品混凝土由于采用罐車運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn),坍落度比現(xiàn)場(chǎng)攪拌生產(chǎn)的混凝土要大,且混凝土中一般摻加了礦粉、粉煤灰。這種情況下,要想避免由于混凝土路面(地面)面層強(qiáng)度降低而造成起砂、起粉現(xiàn)象,在商品混凝土滿足強(qiáng)度要求的前提下,更要重視混凝土的施工及養(yǎng)護(hù)過程控制。
針對(duì)此類問題,我們進(jìn)行了大量的工程跟蹤檢查。通過分析我們認(rèn)為主要從以下三個(gè)方面控制,可很好地解決混凝土路面(地面)起砂、起粉現(xiàn)象。
(1)嚴(yán)格控制混凝土坍落度在80±20mm 范圍。
(2)混凝土板做面。*步先找平抹平,待混凝土表面無泌水時(shí)(*好采用真空吸水工藝),先用帶有浮動(dòng)圓盤的重型抹面機(jī)粗抹一遍,將混凝土表面浮漿抹進(jìn)混凝土內(nèi),然后用帶有振動(dòng)圓盤的輕型抹面機(jī)或人工細(xì)抹一遍,*后人工壓光抹平。采用抹面機(jī)抹平及人工抹面壓光過程中嚴(yán)禁在混凝土板面上灑水。
(3)混凝土板面養(yǎng)護(hù)?;炷恋孛婷鎸右话悴捎脡汗獬尚停炷谅访婷鎸右话悴捎美?、壓痕或刻痕成型?;炷恋孛鎵汗獬尚?、混凝土路面拉毛或壓痕后應(yīng)隨即覆蓋一層塑料薄膜,塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)3 天內(nèi)應(yīng)禁止人員行走,使混凝土面層得到*早期的保濕養(yǎng)護(hù),后期應(yīng)澆水養(yǎng)護(hù)至14 天( 圖2)。這對(duì)提高混凝土面層強(qiáng)度可起到至關(guān)重要的作用。路面(地面)澆筑施工早期不宜采用澆水養(yǎng)護(hù),由于商品混凝土大都摻加了礦粉、粉煤灰,混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢,如采用澆水養(yǎng)護(hù),過早由于混凝土表面強(qiáng)度低,面層易被水浸泡剝落,而等到面層具有一定強(qiáng)度再澆水養(yǎng)護(hù),這時(shí)由于早期失養(yǎng),混凝土表面強(qiáng)度將會(huì)大大降低,這在干燥、高溫季節(jié)將更為嚴(yán)重。在冬季施工,如混凝土板面不能*早期保溫養(yǎng)護(hù),使混凝土板面受凍,都可造成混凝土板面起砂、起粉現(xiàn)象。
從以上分析的三個(gè)方面控制措施看,前兩方面措施與養(yǎng)護(hù)無關(guān),且是很關(guān)鍵的,但混凝土板面的早期養(yǎng)護(hù)對(duì)避免混凝土路面(地面)起砂、起粉現(xiàn)象也是至關(guān)重要的,必須認(rèn)真做好的。
4 對(duì)混凝土碳化的影響
通常情況下,混凝土空隙中充滿了由于水泥水化反應(yīng)產(chǎn)生的Ca(OH)2飽和溶液,其堿度很高,pH 值在11 以上。這種堿性介質(zhì)對(duì)鋼筋有良好的保護(hù)作用,使鋼筋表面沉積一層致密的、難溶的Fe2O3、Fe3O4 和Fe(OH)2薄膜, 稱為鈍化膜,它可保護(hù)鋼筋不被腐蝕。而當(dāng)空氣中的CO2與混凝土中的Ca(OH)2 反應(yīng),生成中性的CaCO3后, 混凝土即碳化。碳化后的混凝土pH 值降低,對(duì)鋼筋的保護(hù)作用減弱。影響混凝土碳化速度的因素很多,但主要還是混凝土的密實(shí)度,即抗?jié)B性能,它影響CO2在混凝土內(nèi)的擴(kuò)散速度?;炷猎矫軐?shí),外界氣體只能作用于混凝土表面而向內(nèi)部滲透比較困難,混凝土碳化速度就會(huì)非常緩慢。
隨著混凝土技術(shù)的進(jìn)步,大量礦粉、粉煤灰摻加到混凝土中,不僅使大量工業(yè)廢料得到利用,同時(shí)改善了混凝土的許多性能。但隨著大量摻合料的摻入,混凝土的堿度下降,如再不能*早期養(yǎng)護(hù),混凝土表層強(qiáng)度、密實(shí)度下降,將使混凝土碳化速度加快。
在大量的工程實(shí)體回彈檢測(cè)中發(fā)現(xiàn),同期采用相同混凝土澆筑的柱與墻體部位,柱拆模后及時(shí)纏裹一層塑料薄膜保濕養(yǎng)護(hù),其60d 碳化深度一般在1.5mm 以內(nèi);而墻體部位拆模后不采取任何養(yǎng)護(hù)措施,或養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、時(shí)間過少,其60d 碳化深度大都會(huì)超過3.0mm,且越低強(qiáng)度等級(jí)混凝土碳化越嚴(yán)重,碳化深度可高達(dá)5.0mm 以上,其實(shí)質(zhì)還是混凝土表層強(qiáng)度、密實(shí)度低所引起的?;炷撂蓟^快,碳化深度過大不僅嚴(yán)重影響混凝土對(duì)鋼筋的保護(hù)作用,也使采用回彈法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度的準(zhǔn)確性大大降低。
采取及時(shí)養(yǎng)護(hù)的混凝土表層強(qiáng)度高,而不養(yǎng)護(hù)的結(jié)構(gòu)部位,表層強(qiáng)度低,用磨石可很輕松地將混凝土打磨掉,混凝土表面粉化現(xiàn)象嚴(yán)重。這些部位混凝土碳化速度都快,這與混凝土早期養(yǎng)護(hù)不足具有直接的關(guān)系。
5 對(duì)夏、冬期澆筑混凝土性能的影響
(1)夏季氣溫高,混凝土早期強(qiáng)度增長(zhǎng)快,同時(shí)混凝土中的水分蒸發(fā)速度也快,大量水分的蒸發(fā)將會(huì)影響膠凝材料的水化,從而影響混凝土*終強(qiáng)度及各種性能的發(fā)展。大量水分很快失去,不僅產(chǎn)生較大的干縮變形,且在混凝土強(qiáng)度不高的情況下發(fā)生,極易造成混凝土的開裂。因此夏季混凝土澆筑施工尤其要注意早期保濕養(yǎng)護(hù),切不可使混凝土暴曬失水,這將對(duì)混凝土的強(qiáng)度及各項(xiàng)性能造成無法挽回的損失。根據(jù)不同部位混凝土澆筑后應(yīng)及時(shí)采取覆蓋塑料薄膜、噴刷養(yǎng)生液或覆蓋棉毯、草簾反復(fù)灑水保濕養(yǎng)護(hù)。
(2)冬期混凝土澆筑施工,保濕已不是主要問題,關(guān)鍵是混凝土澆筑完畢后早期的保溫養(yǎng)護(hù)。據(jù)有關(guān)資料介紹,混凝土成型后立即受凍,其強(qiáng)度損失率高達(dá)30%~70%,水灰比越大,強(qiáng)度損失率越高。受凍前標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間越長(zhǎng),強(qiáng)度損失越小。因此,我國(guó)《建筑工程冬期施工規(guī)程》對(duì)冬期澆筑的混凝土受凍前應(yīng)具有的*低強(qiáng)度——臨界強(qiáng)度作了規(guī)定。
普通混凝土采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配制時(shí),臨界強(qiáng)度應(yīng)為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值的30% ;采用礦渣硅酸鹽水泥配制的混凝土,應(yīng)為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值的40%。摻用防凍劑的混凝土,當(dāng)室外*低氣溫不低于-15℃時(shí)不得小于4MPa,當(dāng)室外*低氣溫不低于-30℃時(shí)不得小于5MPa。
因此,嚴(yán)冬季節(jié)混凝土澆筑后應(yīng)及時(shí)采取可靠有效的保溫措施,使混凝土受凍前得到很好的預(yù)養(yǎng),盡快達(dá)到臨界強(qiáng)度,才可使混凝土免受凍害。
現(xiàn)場(chǎng)施工人員有一種不正確的認(rèn)識(shí),就是冬期混凝土生產(chǎn)已摻加防凍劑,不必再覆蓋保溫或不必及時(shí)覆蓋,這是極其錯(cuò)誤的。如上所述,《冬施規(guī)程》規(guī)定,即使已摻加防凍劑的混凝土,也要采取預(yù)養(yǎng)措施,覆蓋保溫,使混凝土達(dá)到臨界強(qiáng)度后才可免受凍害。況且受混凝土價(jià)格及成本因素的影響,有的混凝土生產(chǎn)企業(yè)防凍劑往往達(dá)不到有效摻量或者采用劣質(zhì)防凍劑?;炷猎馐軆龊?,內(nèi)部將產(chǎn)生微裂紋,集料界面出現(xiàn)松動(dòng),混凝土與鋼筋的粘結(jié)力、抗?jié)B性、抗凍性等耐久性指標(biāo)均下降。
一般來說,日*低氣溫-5℃以上,混凝土中摻加早強(qiáng)劑后,采取一般的覆蓋保溫措施后,混凝土遭受凍害的可能性較小。但當(dāng)日*低氣溫在-5℃以下時(shí),除混凝土生產(chǎn)嚴(yán)格足量摻加防凍劑、采用熱水?dāng)嚢柰?,混凝土澆筑后必須及時(shí)采取有效的保溫防護(hù)措施,才可避免混凝土遭受凍害。如現(xiàn)澆板、路面(地面)等混凝土裸露部位應(yīng)在澆筑振搗、抹壓后立即覆蓋一層塑料薄膜及多層棉氈,柱、墻部位在混凝土澆筑前,將棉氈等保溫材料纏裹在模板外面等,這些措施都是非常必要和有效的。
6 結(jié)論
隨著現(xiàn)代商品混凝土及綠色高性能混凝土的發(fā)展,混凝土中材料越來越多樣化,混凝土配制、生產(chǎn)技術(shù)越來越復(fù)雜,同時(shí)對(duì)混凝土的早期養(yǎng)護(hù)提出了更高的要求。
通過以上五個(gè)方面早期養(yǎng)護(hù)對(duì)混凝土各項(xiàng)性能的影響分析,使我們認(rèn)識(shí)到許多質(zhì)量缺陷甚至質(zhì)量事故是由于混凝土澆筑后沒有得到及時(shí)、有效的早期養(yǎng)護(hù)造成的。配制、生產(chǎn)的混凝土自身質(zhì)量固然重要,但*澆筑成型良好的混凝土,而不能給予混凝土科學(xué)、有效的養(yǎng)護(hù),特別是早期養(yǎng)護(hù),則混凝土也不能發(fā)揮它應(yīng)有的性能。(來源:《商品混凝土》)
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