混凝土材料復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)決定了其收縮機理的復(fù)雜性,硬化的水泥砂漿在微觀結(jié)構(gòu)中均含有數(shù)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(xì)孔、接觸處的孔穴及混凝土微裂紋等,這些是混凝土微觀結(jié)構(gòu)的主要組成部分。隨著水化反應(yīng)的進(jìn)行,混凝土內(nèi)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(xì)孔的形式存在,其中混凝土內(nèi)部的毛細(xì)孔構(gòu)造復(fù)雜。由于水泥水化作用的進(jìn)行,毛細(xì)孔逐漸被填充,導(dǎo)致混凝土內(nèi)部總孔隙率降低,增大混凝土的密實度。因此養(yǎng)護(hù)應(yīng)保證混凝土水化作用的正常進(jìn)行,滿足水化用水和溫度要求。
混凝土養(yǎng)護(hù)質(zhì)量直接由材料微觀結(jié)構(gòu)的變化情況決定。此外,混凝土材料微觀結(jié)構(gòu)也決定著其滲透性。早期養(yǎng)護(hù)得當(dāng),后期混凝土結(jié)構(gòu)密實度高,總孔隙率低,毛細(xì)孔含量少。隨著養(yǎng)護(hù)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(hù)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(hù)需要充足的水份和適當(dāng)?shù)臏囟取3渥愕乃菔侵赶鄬穸仍?/span>90%以上的濕度;適當(dāng)?shù)臏囟仁侵赣欣谠缙趶姸仍鲩L和后期強度形成的養(yǎng)護(hù)溫度。在混凝土材料養(yǎng)護(hù)過程中,溫度、濕度、養(yǎng)護(hù)時間等是主要的控制參數(shù),它們對混凝土強度增長、收縮開裂都有較大影響。根據(jù)養(yǎng)護(hù)過程中溫度、濕度的不同,養(yǎng)護(hù)方式通常分為三種:標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、自然養(yǎng)護(hù)、保溫保濕養(yǎng)護(hù)。眾多的養(yǎng)護(hù)方法中,在工程現(xiàn)場應(yīng)用最多的還是自然養(yǎng)護(hù)和噴水養(yǎng)護(hù)兩種方式的組合。
有學(xué)者認(rèn)為,當(dāng)相對濕度大于35%時,毛細(xì)管和表面能共同作用引起干縮;當(dāng)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(xì)孔隙內(nèi)自由水的可逆移動。但是也有學(xué)者認(rèn)為,自由水一旦溢出就不會再重新進(jìn)入結(jié)構(gòu)。這也表明,加強早期混凝土濕養(yǎng)護(hù)可以減少自由水的溢出。
在環(huán)境濕度較高時,主要是毛細(xì)孔力作用導(dǎo)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(xì)孔半徑越小,此時環(huán)境濕度減小將會增大毛細(xì)孔壓力,導(dǎo)致水泥石收縮增大。當(dāng)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(dāng)環(huán)境濕度小于45%時,水泥石內(nèi)部的水分會進(jìn)一步流失,主要是水化硅酸鈣晶體結(jié)構(gòu)中的層間水減少,造成水泥石的收縮進(jìn)一步增大。環(huán)境濕度越低,溫度越高,水泥石內(nèi)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(zhuǎn)變成可承受荷載的固態(tài),為了保證水化反應(yīng)的正常進(jìn)行應(yīng)提供充足的水分。
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