混凝土内部养护

文摘   2024-12-14 15:21   湖南  


混凝土夹是 FHWA 开发的一系列信息视频。内部养护是一种水养护混凝土的方法。与从混凝土表面供水的传统养护不同,内部养护从混入混凝土混合物中的多孔骨料中提供养护水,以提供养护水。

https://www.youtube.com/watch?v=b6WREFmacaM&list=PL5_sm9g9d4T1ND5YlNt0OuL6g2T_NbGdR

表面上看,治愈混凝土的新方法似乎并不明显。但材料和工艺的简单改变,带来了耐久性增强和开裂减少的结果。值得仔细研究一番。

杰森·韦斯:“内部养护实际上是在做混凝土的基础工作。它实际上是混凝土的湿养护,但水不是从外部供应,而是从混凝土混合料内部供应。因此,我们将水隐藏在混凝土内部以进行内部养护。”

工作原理

混凝土的内部养护在过去20年中一直是许多实验室和现场研究的主题。到目前为止,它主要用于桥面应用;然而,现在正在研究路面应用,例如连续钢筋混凝土、接缝普通混凝土和路面修复项目,以探索内部养护混凝土的潜在应用。

其中一个引领这一范式转变的机构是:伊利诺伊收费公路局。材料副项目经理史蒂夫·吉伦表示,目前的结果非常有前景。

史蒂夫·吉伦:“路面应用中,我们看到或希望看到的益处是,内部养护工艺能够改变连续钢筋混凝土路面的裂缝模式,从而将裂缝宽度保持在较小的范围内,以延长路面的使用寿命或减少钢材用量,使其建造更经济。”

这就是该工艺的工作原理。

使用诸如膨胀页岩、粘土、板岩和矿渣等轻质骨料来代替一部分普通重量骨料,以提供水分来源。

在配料之前,用洒水器或浸水软管预先湿润堆积的轻质骨料。接下来,排水期减少了表面水分,并增加了堆积物整体的均匀性。水被保存在轻质骨料的空隙中,并在水泥浆硬化后释放到混凝土中。内部养护混凝土的混合和浇筑与传统养护混凝土相同。一旦混凝土凝固,结构和孔隙网络就建立起来了。任何剩余的水(养护水)都只有助于水化。在养护阶段,轻质骨料中的水离开骨料的孔隙,并继续整个混凝土结构的水化过程。轻质骨料后来释放的水有助于促进更完全的水化。它覆盖的混凝土结构体积比外部施加的水更大。内部养护在水灰比低的混凝土中特别有利。这是因为被轻质骨料吸收的水不属于水灰比的经典定义。

材料

水灰比是描述流体混凝土体系中形成的基体和孔隙结构的描述符,而轻质骨料在内部养护过程中提供的水则影响硬化混凝土体系。

轻质骨料并不是创建内部养护混凝土的唯一方法。

杰森·韦斯:“其他可用的技术包括纤维素纤维。它们实际上可以吸收水分并释放出来。然后是最终的一种叫做超吸水聚合物的材料。超吸水聚合物基本上就像反向的婴儿尿布。这里最基本的想法是,它会吸收一些水并保留这些水,直到混合物需要它为止。”

要使用轻质骨料制造内部养护混凝土,混合物的配比是关键。混合料设计通常与具有相似空气含量、含水量和粗骨料含量的传统混凝土相同。例外的是,一部分砂被预先湿润的轻质砂代替。

内部养护混凝土对许多机构来说是可行的,这主要是因为轻质骨料的可用性和经济性。此外,细轻质骨料已经出现在机构批准的材料清单上。一部分细骨料被轻质骨料代替,但体积比例保持不变。重要的是要注意,用于预湿轻质骨料的水不属于混合料设计中的水。

可以使用各种工具来配比特定的混合物;一个简单的电子表格可以用来将传统的混合料设计转换为内部养护混合料设计,只需一个简单的步骤。内部养护水的体积需要等于化学收缩水的体积,以抵消自干燥的影响。

控制

控制骨料水分对于获得一致的内部养护混凝土混合物至关重要。轻质骨料中的吸收水分和表面水分应仔细测量和控制,以减少批次间的差异。

通常使用两种方法来确定骨料吸收率和表面水分:纸巾法和离心法。

纸巾法包括用纸巾擦干轻质骨料,直到纸巾不再吸水为止。在离心法中,离心机使用离心力旋转骨料,使骨料达到饱和表面干燥状态。这比纸巾法更快、更可靠。

内部养护提供:水泥水化增强;水泥浆基体微观结构致密化;集料与水泥浆之间的界面过渡区改善;渗透性降低;以及内应力降低和养护时间缩短。

这些变化可以带来许多潜在的好处,包括:耐久性提高;收缩和翘曲减少;水泥利用效率提高;接缝损坏减少;碱-硅反应损伤减少;抗疲劳性提高。

最终,内部养护导致裂缝更少、更细。强度和耐久性提高导致更长的使用寿命和更低的全寿命维护成本。

杰森·韦斯:“目前,已经有几个不同的团体使用了内部养护。纽约交通部在桥梁上使用了内部养护。印第安纳州交通部及其一些地方机构在一系列不同的桥梁上使用了它。伊利诺伊收费公路局。德克萨斯州在许多路面和补丁中使用了它。到目前为止,已经有超过一百到一百五十座不同的桥面采用内部养护浇筑,以及各种各样的商业产品。”

内部养护混凝土路面的一例是达拉斯附近121号州际公路上的一个试验段。这条连续钢筋混凝土路面建于2006年。最初,路面的裂缝间距大于传统养护路面。几年后,裂缝间距与传统路段相似,但裂缝仍然更细。

史蒂夫·吉伦:“但他们从该项目中学到的是,它产生了不同的裂缝模式,在这些路面上形成了更细的裂缝。此外,还可以减少路面的翘曲和扭曲应变。这也是我们正在研究这一原因的另一个原因。”

现场经验表明,一般来说,与传统混凝土相比,内部养护混凝土具有相似的和易性强度,并且应力发展和开裂减少。

但成本如何呢?

杰森·韦斯:“内部养护将比传统混凝土略贵一些。因此,这里的想法是,您将用在这种情况下略微昂贵的膨胀砂代替一些普通砂。但好处确实可能很大。”

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