混凝土拌合物從塑性狀態(tài)到凝結硬化經過初凝、終凝逐步形成強度等過程,養(yǎng)護就是要保證水泥水化作用的正常進行,提供一定的溫濕度環(huán)境使混凝土強度不斷增長。
混凝土養(yǎng)護重要性
混凝土材料復雜的微觀結構決定了其收縮機理的復雜性,硬化的水泥砂漿在微觀結構中均含有數量不同、大小不等的氣孔,包括硬化過程中殘留氣泡、水泥漿體中的凝膠孔和毛細孔、接觸處的孔穴及混凝土微裂紋等,這些是混凝土微觀結構的主要組成部分。隨著水化反應的進行,混凝土內部充水的空間將不斷減少,剩余未被填充的空間逐漸將以毛細孔的形式存在,其中混凝土內部的毛細孔構造復雜。由于水泥水化作用的進行,毛細孔逐漸被填充,導致混凝土內部總孔隙率降低,增大混凝土的密實度。因此養(yǎng)護應保證混凝土水化作用的正常進行,滿足水化用水和溫度要求。
混凝土養(yǎng)護質量直接由材料微觀結構的變化情況決定。此外,混凝土材料微觀結構也決定著其滲透性。早期養(yǎng)護得當,后期混凝土結構密實度高,總孔隙率低,毛細孔含量少。隨著養(yǎng)護時間的增長,混凝土碳化深度不斷加深,同時碳化使混凝土孔隙率降低,密實度提高。所以合理養(yǎng)護會明顯提高混凝土早期性能,如抗壓強度、抗?jié)B性。
混凝土材料微觀特性決定其養(yǎng)護需要充足的水份和適當的溫度。充足的水份是指相對濕度在90%以上的濕度;適當的溫度是指有利于早期強度增長和后期強度形成的養(yǎng)護溫度。在混凝土材料養(yǎng)護過程中,溫度、濕度、養(yǎng)護時間等是主要的控制參數,它們對混凝土強度增長、收縮開裂都有較大影響。根據養(yǎng)護過程中溫度、濕度的不同,養(yǎng)護方式通常分為三種:標準養(yǎng)護、自然養(yǎng)護、保溫保濕養(yǎng)護。眾多的養(yǎng)護方法中,在工程現場應用最多的還是自然養(yǎng)護和噴水養(yǎng)護兩種方式的組合。
有學者認為,當相對濕度大于35%時,毛細管和表面能共同作用引起干縮;當相對濕度小于35%時,引起混凝土材料收縮變形的主要是毛細孔隙內自由水的可逆移動。但是也有學者認為,自由水一旦溢出就不會再重新進入結構。這也表明,加強早期混凝土濕養(yǎng)護可以減少自由水的溢出。
在環(huán)境濕度較高時,主要是毛細孔力作用導致水泥石的早期收縮。環(huán)境濕度越低,形成彎液面要求的毛細孔半徑越小,此時環(huán)境濕度減小將會增大毛細孔壓力,導致水泥石收縮增大。當環(huán)境濕度小于60%時,水泥石開始失去吸附在水化硅酸鈣晶體表面上的水分;當環(huán)境濕度小于45%時,水泥石內部的水分會進一步流失,主要是水化硅酸鈣晶體結構中的層間水減少,造成水泥石的收縮進一步增大。環(huán)境濕度越低,溫度越高,水泥石內部托勃莫來石凝膠(C-S-H)的層間水失去越多,水泥石的收縮越大。水泥的水化作用引起了混凝土材料形態(tài)的改變,由粘塑性液態(tài)轉變成可承受荷載的固態(tài),為了保證水化反應的正常進行應提供充足的水分。