探讨养护剂对道路混凝土早期开裂的影响

探讨养护剂对道路混凝土早期开裂的影响

贺梅

四川省资阳市安岳县公路养护管理段四川资阳641300

摘要：早期开裂的出现，会造成道路工程的使用性能降低，影响道路工程的使用寿命。基于此，本文通过试验研究了养护剂对早期开裂产生的影响，通过不同养护剂对混凝土裂缝数量、宽度、水分蒸发的影响分析，为减少混凝土早期开裂情况提供一定建议。

关键词：养护剂；道路混凝土；早期开裂

引言：

道路混凝土之所以产生早期开裂是由于诸多因素造成的混凝土变形。处于自由变形条件下，混凝土的收缩不会受到约束，不会产生拉应力，早期开裂的几率出现概率比较小。在实际中，混凝土受到道路基层和自身的影响，内部产生诸多拉应力，因此通过使用养护剂，避免早期开裂的出现。

一、影响道路混凝土早期开裂的因素

对道路混凝土而言，影响混凝土早期开裂的因素包括水灰比、蒸发率、析水率、掺合料以及外加剂等。有研究表明，扩大水灰比，道路混凝土的表面析水率出现明显的增大趋势。增大水泥比的表面积，析水率出现明显降低，大于表面积，让水泥水化速度出现加速，水量逐渐增加，也会增加混凝土的黏度系数，让析水率明显降低[1]。添加外加剂之后，混凝土的析水率情况受到黏度系数以及水灰比的影响。如果黏度系数的降低程度不多，水灰比的降低会比较多，那么析水率也会相应的减少。如果黏度系数的降低程度比较多，水灰比降低的也会比较少，析水率也会出现明显的增加。

另一方面，混凝土出现温缩开裂多半是受到了混凝土自身热物理特性、混凝土弹性、水泥的水化放热以及破坏强度的影响。使用低水化热的水泥，或者是减少水泥的使用量，可以让早期温度梯度出现明显的降低，混凝土抵抗温度收缩的性能也就越强大[2]。如果混凝土可以达到高吸水率，那么在潮湿状态下其热变形系数也就越大，抵抗变形能力会稍有降低。

二、混凝土蒸发率的试验

（一）试验材料

测定混凝土蒸发率试验需要使用水泥、粗集料、细集料、养护剂以及水。本文选择合成橡胶（DG）、石蜡质（WS）以及锂质（BS）作为主要有效质的养护剂，进行试验研究。

（二）试验过程

对蒸发率的试验，需要在恒温恒湿的环境下展开试验，试验要使用下表中混合好的混凝土。将混凝土放置在两个托盘中，第一个托盘不需要作任何处理，第二个喷洒合成橡胶养护剂。同时设置第二组和第三组作为对比试验，喷洒养护剂。为了让试验可以对比，要保证试验过程控制在7分钟之内。每间隔十五分钟需要记录一次混凝土的质量。在一个小时之内，如果质量损失不超过2g，那么可以认定水分质量没有再次损失。

表一混凝土混合比

（三）试验结果

根据上文中描述的试验，可以根据质量变化推断出水分蒸发情况。没有喷洒养护剂的试验组，发现混凝土质量出现了严重的损失，蒸发率大概处于0.3kg/（m2·h）~0.4kg/（m2·h）的范围中。在混凝土成型之后七小时之前，水分质量损失速度最高。在七小时到十二小时之间，水分质量损失速度出现下降趋势，但是损失速度仍然较快。在二十小时之后，水分质量损失速度出现了明显的下降，后续五个小时之后，水分质量不再出现任何变化。养护剂可以发挥出良好的保湿效果，相比于没有喷洒养护剂的试验组，混凝土硬化过程里最大蒸发率只能达到0.16kg/（m2·h）。在混凝土成型的二十小时里，水分的蒸发逐渐停止。

混凝土初凝时间大约在九小时之后，终凝时间大约在十二小时之后。在初凝之前，混凝土的蒸发率仍然比较高，水分的质量损失速度仍然比较高。从初凝阶段到终凝阶段，蒸发率仍然处于比较高的水平，但是质量损失的速度相比于初凝之前是存在明显降低的。在混凝土终凝之后，水分的质量损失速度出现明显下降，随着时间延长，水分不再继续蒸发。在喷洒养护剂之后，在前五个小时，水分快速蒸发，在八个小时左右，混凝土的质量已经趋向于不变。在八小时左右，养护剂不仅发挥出保湿作用，更有效的缩短了水分散失时间。

三、养护剂对道路混凝土早期开裂的影响的试验分析

（一）早期开裂试验

按照上表中的混合比进行混凝土的混合，使用平板法进行试验。使用合成橡胶（DG）、石蜡质（WS）以及锂质（BS）三种材料的养护剂展开试验。第一组，将混合好的混凝土装到四个试验箱中，经过振动抹平之后，第一块混凝土作为空白组，不需要做任何处理，第二、三、四组分别喷洒上述三种养护剂进行试验。剂量分别为0.2kg/m2、0.3kg/m2以及0.4kg/m2。

根据试验结果，计算出单位面积的开裂面积以及开裂缝隙数，可以绘制出下图。可以发现，随着养护剂逐渐增加剂量，混凝土开裂面积出现了明显的降低，特别是合成橡胶养护剂，在喷洒剂量从0增加到0.3kg/m2的时候，开裂面直接从1650mm2降低到65mm2。通过对裂缝宽度进行比较，喷洒养护剂能够有效的起到抑制作用，而没有喷洒养护剂的试验组，裂缝最大的宽度直接达到了0.84mm，合成橡胶养护当喷洒量达到0.4kg/m2的时候，裂缝宽度大概只有0.38mm。而另外两种养护剂产生的效果没有明显的区别，裂缝宽度只能达到0.55mm。

图二裂缝开裂条数

（二）试验结论

在没有喷洒养护剂之前，道路混凝土自身蒸发率数值处于0.3kg/（m2·h）~0.4kg/（m2·h）的范围中，喷洒了养护剂之后，蒸发率数值降低到0.16kg/（m2·h）~0.19kg/（m2·h）的范围之中。道路混凝土中水分蒸发的过程可以分成三个阶段。在混凝土初凝之前，蒸发率是相对高的，水分质量快速损失掉。在混凝土处于初凝阶段到终凝阶段中，蒸发率如果仍然处于高水平状态，但是水分损失的速度出现了下降趋势。混凝土进入到终凝状态之后，水分质量损失已经出现了大幅度降低，蒸发率已经逐渐变化为0。养护剂的使用不仅可以发挥出保湿效果，还能有效的缩短水分散失的时长，将水分散失时长减少了5个小时左右。在混凝土成型八小时以上，混凝土的质量不再变化。从试验中可以十分清晰地了解到养护剂产生的抑制效果，混凝土裂缝长度、数量以及宽度都出现了明显的缩减。逐渐增加养护剂的剂量，可以发现抑制效果明显增强。

结论：

综上所述，本文先是简单的分析了影响道路混凝土早期开裂的因素，其次根据混凝土蒸发率的试验以及早期开裂试验进行了试验分析，发现养护剂能够有效起到混凝土保湿的作用，让水分蒸发时间得到缩短。同时可以减少混凝土缝隙数量以及宽度，延长混凝土出现缝隙时间。

参考文献：

[1]刘德慧.大温差环境下不同养护方式对混凝土桥墩早期开裂的影响[J].混凝土与水泥制品，2018（07）：83-86.

[2]李强，王起才，张戎令，代金鹏，谢松林.养护材料对混凝土强度、抗裂性与细观结构的影响分析[J].长江科学院院报，2018，35（08）：117-121+127.

[3]普永强.除氯碱渣用作内养护材料对混凝土性能影响及其机理研究[D].华南理工大学，2017.