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超級實(shí)用,混凝土養(yǎng)護(hù)認(rèn)識的8個誤區(qū)
在建筑工地上,對澆筑成型的混凝土覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)是一件很平常的事?,F(xiàn)對其覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)的機(jī)理及作用進(jìn)行分析,以便走出對其認(rèn)識的幾個誤區(qū)。
由于水泥及混凝土技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展,尤其是近年來,高性能混凝土、早強(qiáng)混凝土、高強(qiáng)混凝土及預(yù)拌混凝土等的廣泛應(yīng)用,其所用混凝土強(qiáng)度等級及水泥強(qiáng)度等級較高、水泥用量較大、早期強(qiáng)度高、水灰比小等原因,使其混凝土的溫度變形、干縮變形和自收縮變形都較大,混凝土開裂時有發(fā)生,其中混凝土的澆水養(yǎng)護(hù)時間的過遲成為早期開裂的重要原因之一,必須引起施工人員的重視。
多年前,工地上經(jīng)常遇到的是流動性很大的塑性混凝土,其澆筑體積也不大、混凝土強(qiáng)度等級及水泥強(qiáng)度等級都較低、水泥用量小,早期水化程度不高、干縮小,又沒有自收縮,在這種情況下,要求這樣的塑性混凝土在澆筑完畢后12h以內(nèi)澆水養(yǎng)護(hù)可能是適宜的,但對于現(xiàn)代混凝土來說,過遲澆水養(yǎng)護(hù)則會造成開裂并對潛在質(zhì)量帶來不利影響。
試驗(yàn)證明,標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7d和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)14d的混凝土,其各齡期的干縮基本相同,如表1所示,而過長時間的養(yǎng)護(hù)并不能進(jìn)一步減小收縮,這時如果進(jìn)行長時間的澆水養(yǎng)護(hù),由于混凝土內(nèi)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縮。長時間的濕潤養(yǎng)護(hù)不能有效地減小混凝土的干縮,而雖然可以推遲收縮的開始時間,但影響也甚微。
表1:初期養(yǎng)護(hù)與養(yǎng)護(hù)后時間對混凝土干縮的影響
“恰到適時”養(yǎng)護(hù)時間的長短與組成材料的選擇、混凝土配合比、環(huán)境溫度和濕度、風(fēng)速及養(yǎng)護(hù)方法等諸多因素有關(guān)?;炷了z比越低,越需及時加強(qiáng)外部補(bǔ)充水的供給,但澆水養(yǎng)護(hù)的時間可適當(dāng)短些;水膠比大時,混凝土中的自由水多,如果混凝土處于相對濕度較大地區(qū),濕養(yǎng)護(hù)的影響不大,但其養(yǎng)護(hù)時間相對要長些,才能使其滲透性穩(wěn)定;如果水膠比較大,但處于相對濕度較小地區(qū),濕養(yǎng)護(hù)也不可輕視,養(yǎng)護(hù)時間不可縮短;摻有粉煤灰等礦物摻合料的混凝土,因其水膠比較小,如果外部補(bǔ)充水供給不足,表面的吸附水很容易蒸發(fā),反應(yīng)很慢的粉煤灰等摻合料,其抗裂作用和強(qiáng)度增長一樣,在低水膠比的條件下,只有加強(qiáng)澆水養(yǎng)護(hù)才能有效地發(fā)揮出來,澆水養(yǎng)護(hù)不但要充分而且時間也要長些。對于摻有緩凝型外加劑及對抗?jié)B有要求的混凝土,正如《質(zhì)量規(guī)范》所要求的那樣,澆水養(yǎng)護(hù)時間應(yīng)予適當(dāng)延長。目前關(guān)于該方面的科研資料甚少,有待今后加強(qiáng)研究和總結(jié),以便指導(dǎo)混凝土施工。現(xiàn)從滲透性角度所要求的保濕養(yǎng)護(hù)時間列于表2。
表2:滲透性穩(wěn)定所需混凝土的養(yǎng)護(hù)時間
混凝土自收縮的大小取決于水泥石內(nèi)部自干燥程度、水泥石彈性模量及徐變系數(shù)。混凝土澆筑后的早期,特別是初凝后的前24h,其彈性模量低、徐變系數(shù)大,因此,自干燥程度成為決定自收縮的主要因素。混凝土初凝時對其表面進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)可使養(yǎng)護(hù)水與混凝土中的毛細(xì)管孔內(nèi)的水分連為一體,以供給混凝土內(nèi)部膠凝材料使之水化。膠凝材料的進(jìn)一步水化,又促使毛細(xì)孔細(xì)化,當(dāng)毛細(xì)孔壁的阻力超過水的表面張力而不能繼續(xù)向混凝土內(nèi)部遷移時,這種水分的補(bǔ)給才停止。由此可見,早期澆水養(yǎng)護(hù)的補(bǔ)水作用可很好地抑制混凝土的早期收縮。
混凝土的自收縮從其初凝時就已經(jīng)開始,早期發(fā)展特別快,24h之內(nèi)可完成大部分,以后則迅速衰減,其值可達(dá)(0.025~0.050)×10-3,同時還隨水膠比的減小而增大,并隨溫度的提高而增加。與此同時,隨著混凝土強(qiáng)度的逐漸增長,其極限拉應(yīng)變也由成型后2h的4.0×10-3急劇下降,6~12h可下降至0.04×10-3,達(dá)到混凝土開裂的風(fēng)險(xiǎn)期。如果按《質(zhì)量規(guī)范》的規(guī)定,以傳統(tǒng)塑性混凝土的要求,誤以澆筑完畢后12h以內(nèi)的最遲開始時間才開始澆水養(yǎng)護(hù),其時間顯然已大大滯后于混凝土開裂的危險(xiǎn)期,規(guī)范所規(guī)定的最遲開始澆水養(yǎng)護(hù)時間已不適用于現(xiàn)代混凝土的養(yǎng)護(hù)要求。有許多人錯誤地認(rèn)為,混凝土的澆水養(yǎng)護(hù),只要是在混凝土澆筑完畢后的12h以內(nèi)的任何時間開始都行,也就是說,在此12h的時間范圍內(nèi)澆水養(yǎng)護(hù)可早可晚,時間的可塑性很大,這種認(rèn)識和做法,顯然是錯誤的。
如果把混凝土的早高強(qiáng)認(rèn)作為其早期開裂的內(nèi)因,那么,其澆水養(yǎng)護(hù)滯后于表面水快速蒸發(fā)后的外部補(bǔ)水及補(bǔ)水中斷,是混凝土引起早期開裂的外因。因此,很有必要將混凝土開始澆水養(yǎng)護(hù)的時間大大提前,使混凝土表面的向外蒸發(fā)水得以及時補(bǔ)給,做到“盡早及時”澆水養(yǎng)護(hù)。具體一點(diǎn)講,就是在混凝土澆筑完畢,于其初凝開始,就以澆水養(yǎng)護(hù)不致人為沖壞混凝土表面為限“盡早及時”,這里要特別強(qiáng)調(diào)“盡早”二字,以保證混凝土早期及時具備充足的補(bǔ)水條件,以免發(fā)生混凝土塑性收縮、自收縮和干縮的共同作用。
從混凝土開始硬化產(chǎn)生拉應(yīng)力至達(dá)到最高溫度止,雖然在此階段對混凝土繼續(xù)進(jìn)行冷卻處理,一般不致于改變整個混凝土斷面上的受拉狀態(tài),但向混凝土表面澆以低于環(huán)境溫度過大的冷卻水,使混凝土溫度驟降,會增加混凝土斷面上的溫度梯度,可能引起混凝土“熱震”,雖然在此階段,對混凝土冷卻處理,也會降低最高溫度和致裂溫度,但為防止混凝土內(nèi)外溫差驟升引起表面開裂,這一階段的冷卻處理及澆水養(yǎng)護(hù)一定要小心謹(jǐn)慎。在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力之前,應(yīng)及時進(jìn)行冷卻處理。
在混凝土降溫階段實(shí)施對其保溫,其目的之一是減少混凝土內(nèi)部熱量的散失,以減小斷面上的溫度梯度。目的之二是由于延緩了混凝土的散熱時間,使之能夠有效地充分發(fā)揮其強(qiáng)度增長的潛力,并使混凝土的松弛和徐變得以充分顯現(xiàn),其內(nèi)部拉應(yīng)力得以相應(yīng)減小。與此同時,因混凝土齡期的增長,混凝土的抗拉性能要比其抗壓性能提高得快,也可防止和減少混凝土的開裂。
混凝土表層的溫度梯度是制約混凝土表面裂縫產(chǎn)生的重要原因之一。大氣環(huán)境溫度的升降,影響著混凝土內(nèi)部斷面上的溫度梯度,而其溫度變化的陡緩,也必然影響混凝土表面與大氣環(huán)境溫度之間溫度變化的陡緩,保溫材料的有效覆蓋,能減小混凝土斷面上的溫度梯度。
工程實(shí)踐證明,溫度變化是混凝土結(jié)構(gòu)的一個重要而又非常復(fù)雜的荷載,溫度梯度的陡緩可以看作是對混凝土“加荷”的快慢,并對混凝土物理力學(xué)性能產(chǎn)生重要影響。氣溫驟降可看作對混凝土的快速加荷,可導(dǎo)致混凝土的拉應(yīng)力和彈性模量的增加,而使混凝土的極限拉伸減小,抗裂性能減弱,反之氣溫緩降可看作是對混凝土的慢速加荷,可導(dǎo)致混凝土拉應(yīng)力和彈性模量比快速加荷有所減少,而混凝土的極限拉伸有所增加。同時,氣溫的驟降還可導(dǎo)致內(nèi)外約束度的增加,不論是以外約束為主的結(jié)構(gòu),還是以內(nèi)約束為主的結(jié)構(gòu),通過外部保溫和內(nèi)部緩降都可避免和減少混凝土的開裂。
綜上所述可見,不論環(huán)境溫度的高低,也就是說,不論春夏秋冬的外界氣溫是高還是低,混凝土的保溫養(yǎng)護(hù),不僅提高了混凝土的表面溫度,還能使混凝土內(nèi)部的溫度得以緩降,并減小了內(nèi)外溫差和混凝土表面與大氣環(huán)境的溫差,為此,這種“外保溫內(nèi)緩降”的養(yǎng)護(hù)方法得以能夠防止和減少混凝土的開裂。
與此同時,每天降溫速率的控制指標(biāo)也表現(xiàn)不盡相同,有的認(rèn)為每天降溫不應(yīng)大于3℃,有的認(rèn)為不應(yīng)大于2℃,甚至還有人認(rèn)為不應(yīng)大于1.5℃。