養(yǎng)生劑對(duì)混凝土表面二次施工界面黏接強(qiáng)度的影響研究

王小龍，申力濤

（1.靈河高速公路（神河段）建設(shè)管理處，山西 忻州 034000；2.山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

水泥混凝土材料在施工結(jié)束后，需采取一定的措施來(lái)保證其水化的溫度和濕度環(huán)境，從而得到預(yù)期的物理力學(xué)性能，所采取的措施稱之為養(yǎng)生[1-2]。目前養(yǎng)生方式多種多樣，按其是否需要后期補(bǔ)水分為潮濕養(yǎng)生和保水養(yǎng)生。潮濕養(yǎng)生指采用保濕塑料膜、草簾等覆蓋，定期補(bǔ)充水分來(lái)保證濕度的養(yǎng)生方式；保水養(yǎng)生指使用養(yǎng)生劑，在混凝土表面形成不透水的薄膜，利用混凝土自身水分完成水泥的水化反應(yīng)[3]。保水養(yǎng)生相比于潮濕養(yǎng)生，在保水效率方面有一定的劣勢(shì)，但由于其施工便捷，無(wú)需后期頻繁補(bǔ)水而得到越來(lái)越多的應(yīng)用[3-7]。

目前國(guó)內(nèi)外使用的混凝土養(yǎng)生劑主要分為石蠟型、水玻璃型、乳液型[8]，雖然類型多樣，但是其主要原理都是在混凝土表面形成不透水的薄膜，由于很多混凝土工程在養(yǎng)護(hù)結(jié)束后需要進(jìn)行二次施工，如水泥混凝土二次施工，瀝青混凝土二次施工，要求新舊界面黏接緊密，因此就必須考慮生成的養(yǎng)生劑薄膜對(duì)新舊材料界面的黏接性能是否有不利影響。

本文針對(duì)以上問題，采用自主研發(fā)的JKYS-1型高效養(yǎng)生劑，參照GB 50728—2011《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》[9]中附錄N“混凝土對(duì)混凝土黏接的壓縮抗剪強(qiáng)度測(cè)定方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)”，對(duì)混凝土表面二次施工界面黏接性能進(jìn)行了試驗(yàn)探索。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原材料

由于測(cè)試方法中試件尺寸較小，因此本次試驗(yàn)采用水泥膠砂試件替代混凝土試件。水泥為太原獅頭水泥股份有限公司普通硅酸鹽PO42.5水泥，性能滿足JTG/T F30—2014《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)細(xì)則》[10]要求；砂為標(biāo)準(zhǔn)砂；養(yǎng)生劑為自制的JKYS-1型高效養(yǎng)生劑，性能指標(biāo)滿足JT/T 522—2004《公路工程混凝土養(yǎng)護(hù)劑》[11]要求；黏層油為快裂型改性乳化瀝青；瀝青混合料為AC-9。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

a）壓力機(jī) 美特斯工業(yè)系統(tǒng)（中國(guó)）有限公司CMT4304微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。

b）膠砂攪拌機(jī) 河北雙鑫試驗(yàn)儀器有限公司JJ-5型行星式水泥膠砂攪拌機(jī)。

c）瀝青混合料拌合機(jī) 上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司HYJB20瀝青混合料拌合機(jī)。

d）車轍試件成型機(jī) 上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司HYCX-1液壓車轍試驗(yàn)成型機(jī)。

e）切割機(jī) 上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司LHDQ-6全自動(dòng)瀝青混合料試件切割機(jī)。

1.3 試驗(yàn)步驟

水泥膠砂-水泥膠砂試件成型步驟：模具采用GB 50728—2011《工程結(jié)構(gòu)加固材料安全性鑒定技術(shù)規(guī)范》中附錄N“混凝土對(duì)混凝土黏接的壓縮抗剪強(qiáng)度測(cè)定方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)”方法中規(guī)定尺寸，成型組數(shù)為4組，每組3個(gè)試件，其中第1組為一次性成型；第2組先成型一半，待表面無(wú)泌水后，噴涂養(yǎng)生劑；第3組先成型一半，然后使用濕紗布覆蓋養(yǎng)護(hù)；第4組先成型一半，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。第2～4組養(yǎng)護(hù)7 d后，再成型剩下的一半，然后養(yǎng)護(hù)28 d，進(jìn)行壓縮剪切強(qiáng)度測(cè)試。

水泥膠砂-瀝青混合料試件成型步驟：模具采用JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》[12]中T 0703—2011“瀝青混合料試件制作方法（輪碾法）”中規(guī)定的（300×300×50）mm尺寸，成型2組試件，每組3個(gè)試件，先澆筑25 mm厚砂漿，初凝后，一組采用養(yǎng)生劑養(yǎng)護(hù)，另一組采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，28 d后表面涂抹黏層油，再鋪筑25 mm厚AC-9熱拌瀝青混合料進(jìn)行碾壓成型，冷卻后進(jìn)行切割。試驗(yàn)時(shí)，試件立面兩側(cè)分別墊鋼板進(jìn)行壓縮剪切。

圖2 水泥膠砂-瀝青混合料試件壓縮剪切強(qiáng)度測(cè)試方法

2 養(yǎng)生劑對(duì)界面黏接性能的測(cè)試結(jié)果及原因分析

2.1 養(yǎng)生劑對(duì)水泥膠砂-水泥膠砂試件界面黏接性能的測(cè)試結(jié)果及原因分析

表1 水泥膠砂-水泥膠砂試件界面黏接性能測(cè)試結(jié)果 MPa

試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，由測(cè)試結(jié)果可得，第2組采用養(yǎng)生劑試件對(duì)后澆水泥膠砂黏接性能影響很小，其壓縮黏接性能僅比第1組略有降低，且能滿足國(guó)標(biāo)要求，使用濕棉紗養(yǎng)護(hù)第3組的試件壓縮黏接強(qiáng)度較一次成型下降較多，剛達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件與一次成型相比，基本無(wú)變化。

分析原因是，養(yǎng)生劑中雖含有高分子乳液（水性環(huán)氧乳液和水性聚氨酯），但其與水泥膠砂均具有良好的黏接性能，其他不利組分，如成膜劑中的石蠟組分，雖然會(huì)對(duì)后澆混凝土黏接性能有一定的降低作用，但含量非常低，產(chǎn)生的影響不會(huì)太嚴(yán)重。

2.2 養(yǎng)生劑對(duì)水泥膠砂-瀝青混合料試件界面黏接性能的測(cè)試結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，數(shù)據(jù)顯示，噴涂養(yǎng)生劑的水泥膠砂-瀝青混合料試件界面黏接強(qiáng)度為4.92 MPa，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)水泥膠砂-瀝青混合料試件界面黏接強(qiáng)度為4.63 MPa，說(shuō)明噴涂養(yǎng)生劑對(duì)水泥膠砂-瀝青混合料界面黏接強(qiáng)度無(wú)不利影響，強(qiáng)度提高原因可能是養(yǎng)生劑在瀝青混合料高溫下融化，滲入水泥混凝土毛細(xì)孔，增強(qiáng)了黏接性能。

表2 水泥膠砂-瀝青混合料試件界面黏接性能測(cè)試結(jié)果 MPa

3 結(jié)論

由測(cè)試結(jié)果可得，對(duì)于后澆水泥膠砂各組試件，二次施工界面黏接強(qiáng)度排序?yàn)椋阂淮纬尚痛笥跇?biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)大于養(yǎng)生劑養(yǎng)護(hù)大于濕棉紗養(yǎng)護(hù)，使用養(yǎng)生劑養(yǎng)生方式對(duì)于后澆水泥膠砂界面黏接性能有輕微不利影響，降低了0.2 MPa，降低百分率為4.2%，但仍滿足國(guó)標(biāo)要求。

對(duì)于后澆瀝青混合料試件，使用養(yǎng)生劑養(yǎng)護(hù)后，界面黏接強(qiáng)度反倒有微弱提升。

因此使用養(yǎng)生劑對(duì)水泥混凝土進(jìn)行養(yǎng)生，后期二次施工時(shí)，不必對(duì)界面進(jìn)行處理，可在保證工程質(zhì)量的前提下，減少施工工序。