混凝土养护技术及本项目混凝土养护方案

混凝土养护要求—本项目混凝土养护方案陈圣波什么是混凝土？混凝土是由胶凝材料、粗骨料、细骨料和水（或不加水）按适当的比例配合、拌合制成的混合物，经一定时间后硬化而成的人造石材。数千年前，我国人民和古埃及任命就用石灰与砂配制成砂浆砌筑房屋。后来罗马人又使用石灰、砂及石子配制成混凝土，并在石灰中掺入火山灰配制成用于海岸工程的混凝土，这类混凝土强度不高，使用量少。现代意义上的混凝土，是在约瑟夫·阿斯帕丁1824年发明波特兰水泥以后才出现。1830年前后水泥混凝土问世；1850年出现了钢筋混凝土，使混凝土技术发生了第一次革命；1928年制成了预应力钢筋混凝土，产生了混凝土技术的第二次革命；1965年前后混凝土外加剂，特别是减水剂的应用，使轻易获得高强度混凝土成为可能，混凝土的工作性显著提高，导致了混凝土技术的第三次革命。目前，混凝土技术正朝着超高强、轻质、高耐久性、多功能和智能化方向发展。混凝土的分类胶凝材料水泥混凝土沥青混凝土水玻璃混凝土聚合物混凝土聚合物水泥混凝土石膏混凝土硅酸盐混凝土混凝土的分类表观密度重混凝土，其干表观密度大于2600kg/m3，采用重骨料和水泥配制而成，主要用于防辐射工程，又称为防辐射混凝土；普通混凝土，其干表观密度为2000～2500kg/m3，一般多在2400kg/m3左右，用水泥、水与普通砂、石配制而成，是目前土木工程中应用最多的混凝土，广泛用于工业与民用建筑、道路与桥梁、海工与大坝、军事工程等工程，主要用作承重结构材料，目前全世界普通混凝土年用量达40多亿m3，我国年用量在15亿m3以上。轻混凝土，其干表观密度小于1950kg/m3，包括轻骨料混凝土、大孔混凝土和多孔混凝土，可用作承重结构、保温结构和承重兼保温结构。混凝土的分类施工工艺按施工工艺可分为泵送混凝土、预拌混凝土（商品混凝土）、喷射混凝土、真空脱水混凝土、自密实混凝土、堆石混凝土、压力灌浆混凝土(预填骨料混凝土)、造壳混凝土(裹砂混凝土)、离心混凝土、挤压混凝土、真空吸水混凝土、热拌混凝土和太阳能养护混凝土等多种。混凝土的分类用途按用途可分为结构混凝土、防水混凝土、防辐射混凝土、耐酸混凝土、装饰混凝土、耐热混凝土、大体积混凝土、膨胀混凝土、道路混凝土和水下不分散混凝土等多种。普通混凝土是由水泥、水、砂子和石子组成，另外还常掺入适量的外加剂和掺合料。砂子和石子在混凝土中起骨架作用，故称为骨料(又叫集料)，砂子称为细骨料，石子称为粗骨料。水泥和水形成水泥浆包裹在骨料的表面并填充骨料之间的空隙，在混凝土硬化之前起润滑作用，赋予混凝土拌合物流动性，便于施工；硬化之后起胶结作用，将砂石骨料胶结成一个整体，使混凝土产生强度，成为坚硬的人造石材。外加剂起改性作用。掺合料起降低成本和改性作用。凝结：水泥浆→完全失去浆体塑性硬化：水泥浆从完全失去塑性→强度增长凝结硬化机理水泥的水化反应2(3CaO.SiO2)+6H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+3Ca(OH)22(2CaO.SiO2)+4H2O→3CaO.2SiO2.3H2O+Ca(OH)23CaO.Al2O3+6H2O→3CaO.Al2O3.6H2O4CaO.Al2O3.Fe2O3+7H2O→3CaO.Al2O3.6H2O+CaO.Fe2O3.H2O部分水化铝酸钙与石膏作用产生如下反应：3CaO.Al2O3.6H2O+3(CaSO4.2H2O)+19H2O→3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O主要水化产物：水化硅酸钙凝胶70%水化铁酸钙凝胶水化铝酸钙晶体氢氧化钙晶体20%水化硫铝酸钙晶体7%水泥凝结硬化的物理化学过程水泥凝结硬化的物理化学过程水泥与水拌合后，熟料颗粒表面迅速与水发生反应，因为水化物生成速度大于水化物向溶液扩散的速度，于是生成的水化产物在水泥颗粒表面堆积，这层水化物称为凝胶膜层，这就构成了最初的凝胶结构。1、由于Ca2+的渗透，凝胶膜层破裂，使得2、由于颗粒表面暴露出来，又与水发生化学反应，由于水化物生成速度大于其扩散速度，故在颗粒表面又堆积了大量的凝胶，这个反应不断进行下去，就生成了外面包裹着厚厚一层凝胶膜的新凝胶结构。3、随着反应的继续进行，水份逐渐减少，凝胶结构分子间距离减少，吸引力越来越大，粘结力增大，使浆体失去塑性，开始凝结。4、水份越来越少，浆体稠度增大，微粒之间距离越来越小，由于分子间相互作用力—粘结力，互相结合，破坏了无规则排列，变为有规则排列，晶体产生。5、晶体、胶体相互交错成网状，晶体起主要的承力骨架作用，胶体起胶结作用，二者共同生长，紧密结合，形成坚固致密的水泥石。6、强度不断增大。影响硅酸盐水泥的凝结硬化的因素孰料矿物组成：硅酸盐水泥的四种熟料矿物中，C3A,C3S的水化和凝结硬化速度最快，因此它们含量越高，则水泥凝结硬化越快。水泥细度：水泥颗粒的粗细直接影响水泥的水化、凝结硬化、强度、干缩及水化热等，水泥颗粒越细，水化作用的发展就越迅速而充分，使凝结硬化的速度加快，早期强度也就越高。但水泥颗粒过细，硬化时产生的收缩亦较大。拌合用水量：拌合水越多，硬化水泥石中的毛细孔就越多，凝结硬化越慢，强度越低。养护时间：水泥的水化硬化是一个较长时期不断进行的过程，所以水泥在3～14d内强度增长较快，28d后增长缓慢。养护温度和湿度：用水泥拌制的砂浆和混凝土，在浇灌后应注意保持潮湿状态，以利获得和增加强度。提高温度可加速水化反应。混凝土养护作用混凝土养护是混凝土施工的主要内容之一，对保证混凝土强度等性质以及确保工程质量具有重要意义。混凝土在成型后，其强度发展历程取决于其中的胶凝材料在水化期间所处的温度、湿度环境和水化的龄期，同时还与胶凝材料的组成和水胶比有关。因此，为保证混凝土的强度发展，防止混凝土因失水而表面脱皮、松散、产生干缩裂缝等现象的发生，需要实施必要的养护措施，即将混凝土置于一定的温度、湿度环境之中，并保持一段时间。对应混凝土结构形式的不同，混凝土通常实施的养护方式也有不同。在实际的施工现场，随着施工环境温湿度、日照、风速、地理位置、施工人员水平和管理手段等因素的变化，实际采取的养护措施和养护效果往往不同，混凝土强度的发展有着较大的差异。混凝土养护方法-标准养护标准养护是指按规范要求，在温度20±2℃、相对湿度在95%以上的条件下进行养护。对混凝土试件进行标准养护，是测定混凝土强度的关键。混凝土养护方法-自然养护混凝土在自然条件下（气温不低于5℃），采取浇水湿润、防风防干的方法进行养护。水平方向混凝土的养护可采用湿麻袋、苇席、锯末、湿砂等覆盖物覆盖，垂直方向混凝土的养护可采用人工洒水、压力喷洒等方法。开始洒水养护的时间，一般在浇筑后12-18h。在炎热夏季，为防止初期温度过快升高产生表面裂缝，还可采用隔温被的方法。养护时间的长短取决于混凝土浇筑时的气温和水泥品种。当平均气温在10℃左右时，硅酸盐水泥混凝土不得小于14天，其它水泥混凝土不得少于21天，如果是大体积混凝土养护的时间需长一些，一般不小于28天，有温控要求的混凝土应按有关规范要求进行。从混凝土强度要求考虑，一般强度达70%R28才可停止养护。自然养护具有简便易行、节约能源的特点，中、小型水工混凝土施工多采用此法养护。混凝土养护方法-蓄热法养护蓄热法养护是指混凝土在养护期间用保温材料加以覆盖，使混凝土始终保持在一定温度。这种方法在平均气温不低于-10℃、混凝土表面率（表面积与体积比)小于5时较为适宜，多在住宅冬季施工中应用，若配合热水养护效果更佳。混凝土养护方法-热养护热养护是利用外界热源加热混凝土而加速水泥水化反应的方法，也称加速硬化养护法；此法又分为加热养护和热辐射养护。混凝土养护方法-热养护加热养护往往在蓄热养护达不到目的时采用。可分为暖棚法、蒸汽加热法、干湿法、加压蒸汽法等。暖棚法：利用保温材料搭成暖棚，把整个构件或结构围起来，保证棚内有较高温度，棚内加热可采用装设蒸汽管，也可直接生火炉提高棚内温度。蒸汽加热法：利用蒸汽加热，使混凝土得到较高温度和湿度，在湿热环境中加速水泥水化来达到加速硬化的目的。蒸汽养护分为4个阶段进行，即预养期、升温期、恒温期与降温期。干湿热养护法：即混凝土成型后不需延长预养期和限制升温，待混凝土初始结构强度增至能承受饱和蒸汽养护造成的应力时，即可转入湿热升温及恒温阶段。混凝土成型后先干燥1h，然后高温养护4-5h，混凝土强度可达R28的70%以上。这是因为混凝土成型后在高温低湿升温期内水分和气体向外迁移，因脱水适宜而产生干缩变形提高了混凝土的致密程度，使混凝土初始结构强度迅速增长，控制了混凝土升温高湿热膨胀产生的破坏。加压蒸汽养护法：为获得较高强度的混凝土，将尚未凝结的混凝土用机械直接增加压力，或置于高压容器内，并在加压情况下快速升温进行蒸汽养护。电热法：将钢筋、钢板、铁片插入混凝土中，或附于模板上，利用新混凝土导电和电阻大的性能，通过低压电流，对混凝土加热。木模用插入式，钢模用附着式。对于附着式电热法，只要线圈间距适宜，不会发生钢模翘曲现象。此法工艺复杂，要注意安全。混凝土养护方法-热养护辐射热养护此法分为以下两种：太阳能热养护法：在混凝土表面覆盖一层吸热物体，搭设通光集热保温罩进行混凝土养护。此法与自然养护比较，可缩短养护周期。红外线养护法：利用发热体改变表面状态提高辐射强度，使被加热制品吸收辐射热提高内部温度。另外模板和介质也吸收热量，最终以对流和传导的方式再次传递给制品一部分，使制品内部温度进一步提高，加速水泥水化，促进混凝土内部结构的形成。用远红外线加热养护混凝土制品，混凝土内部温度高，养护时间短，抗压强度高，且节约能源。混凝土养护方法-冷养护混凝土在气温低于5℃时制作称为低温混凝土施工（冬季施工），这时混凝土强度增长很慢。如遇到基础混凝土施工，就要采取水浸低温养护。冬季水浸养护最低水位要采取超过混凝土最高表面0.4-0.8m加冰层厚，混凝土冻点为-2℃，而冰水临界水温为0℃，冰层下水温一般为4℃，在1-4℃的条件下，水浸养护的混凝土7天可达到设计标号R28的40%，14天可达到50%，90天可满足强度要求。混凝土养护方法-蓄水养护蓄水养护方法对一些大体积构筑物最为普遍采用。该方法是将水管安放在混凝土表面或局部进行连续浇水，保持水流从水管流到混凝土面。可以用抽水机或虹吸装置进行，也可以用砂土等堆在混凝土表面或四周进行灌水，保持混凝土在水面以下，以达到完全浸入水中进行养护。这种方法省时省力，但需要配备一定的设备和材料。混凝土养护方法-薄膜养护和模板养护薄膜养护用一层薄膜覆盖在混凝土表面，使混凝土表面不失水、不干燥，使其原有水分或水化作用生成的水进行自养，达到养护的目的。该方法适用的条件，首先保证气温不低于10℃，亦不高于35℃，另外，混凝土表面不能被污染。模板养护的原理与薄膜养护相同，即无须过早拆模，防止混凝土失水及阳光干晒。混凝土养护要素-湿度、温度及养护时间GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》（以下简称《质量规范》），第7.4.7条第一款规定，应在浇筑完毕后的12h内对混凝土加以覆盖并保湿养护。从规范的条文内容可见，所规定的养护时间只是保湿养护的最迟开始时间，且并没有涉及养护的持续时间及结束时间，只是根据水泥品种或使用功能笼统的规定养护的最少时间。对混凝土的保湿养护，只要能保证在浇筑完毕后的12h内开始，就可认为满足了规范的要求，12h的时间间隔既包含混凝土的塑性状态，也包含其到达终凝变为固体状态，何时开始进行养护的弹性很大。混凝土养护要素-湿度、温度及养护时间《质量规范》第7.4.7条第二款规定，对采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土，浇水养护不得少于7天，对于掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土，不得少于14天。这里需要指出的是，规范所规定的时间是浇水保湿养护的最少时间，而没有指出浇水保湿养护的持续时间或终止养护时间。混凝土养护要素-湿度、温度及养护时间研究分析和实践证明，浇水养护时间过长，并不能保证混凝土性能的持续提高，而且由于水泥水化程度的提高，反而可能使混凝土的不可逆收缩增大；水