内养护剂的初步试验研究

郑琨鹏，何琳，孙振平，刘连军，何元杰

(1. 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室, 上海 200092；2.中天建设集团有限公司第七建设公司，广州 500091；3. 广东惠州红墙新材料股份有限公司，惠州 516127)

内养护剂的初步试验研究

郑琨鹏1，何琳2，孙振平1，刘连军3，何元杰3

(1. 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室, 上海 200092；2.中天建设集团有限公司第七建设公司，广州 500091；3. 广东惠州红墙新材料股份有限公司，惠州 516127)

本文研制了一种混凝土内养护剂，就内养护剂对混凝土相关性能的影响进行了初步试验研究。结果表明，保持相同流动性情况下，单掺内养护剂会增加混凝土用水量，一定程度上降低了混凝土的绝对强度，但将内养护剂与减水剂复配使用，则可在保持流动性相同的情况下，降低用水量，提高强度，并取得更好的保水和养护效果。

内养护剂；流动度；保水性；强度

混凝土浇筑完成后的养护需要淡水，但在淡水资源严重缺乏的地区，如广东、福建等，往往难以保证对混凝土进行充分的水养护，致使其强度增长不够，产生裂缝，以致耐久性严重下降。虽然可通过在混凝土表面涂刷（喷涂）养护剂的方式提高混凝土浇筑后的保水性能，使混凝土内部胶凝材料较充分水化而达到设计强度，但由于当前我国建筑行业正处于飞速发展时期，施工现场的施工制度不完善，部分施工人员操作技能不达标且缺乏责任心，涂刷（喷涂）养护剂造成成本大幅上涨及某些混凝土部位表面并不适合使用养护剂等因素，导致养护剂的实际应用面不广，应用效果不尽人意。市场需要一种既能最大限度地降低施工难度和施工成本，简化施工工序，同时又能提高混凝土养护期间保水性能和强度增长效率的养护剂。

混凝土内养护剂是一种新型的养护剂，在混凝土拌制时直接掺入混凝土中使用，方法简单，掺加量较小，可明显地提高混凝土保水性，大大降低了施工成本，是传统养护剂必要的补充产品。

本文就所开发研制的内养护剂进行混凝土性能试验。研究了内养护剂单掺及与减水剂复掺情况下对混凝土流动性、强度的影响，并对比在标准养护条件及干燥养护条件下，单独使用内养护剂、内养护剂与减水剂复掺对混凝土强度发展的影响。

1 原材料和试验方法

1.1 原材料

水泥采用海螺水泥集团安徽铜陵产P·O 42.5R水泥。细集料采用细度模数2.7的中砂。粗集料采用5～20mm连续级配碎石，水洗后含泥量为0。拌合水为自来水，符合JGJ63-2006 《混凝土用水标准》。内养护剂采用课题组研制的产品(ICA)，主要成分为改性淀粉醚，减水剂为萘系减水剂(NSF)，通过ICA与NSF复配，得到两种复合型内养护剂(RW-A和RW-B)，其中RW-A中减水剂含量较少，而RW-B中减水剂含量较多。

1.2 试验方法

试验参照GB8076-2008 《混凝土外加剂》，JC901-2002《混凝土养护剂》及GB/T 50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》等标准进行。混凝土水泥用量330kg/m3，砂率38%，基准混凝土和受检混凝土坍落度均控制为(80±10)mm。在制备混凝土拌合物时，将内养护剂与混凝土其它原材料一起搅拌，直到达到所要求的坍落度即可。混凝土试件尺寸为100mm×100mm×100mm，24h拆模后，分别移入标准养护室或所设定干燥养护环境中进行养护。

表1 内养护剂对混凝土用水量的影响

2 结果与讨论

2.1 内养护剂对混凝土用水量和强度的影响

表1为保持相同坍落度情况下，NSF以及 ICA，RW-A和RW-B三种内养护剂对混凝土用水量的影响情况。

从表1可见，单掺内养护剂ICA，在坍落度保持相同情况下，混凝土用水量增加4.3%；ICA与少量减水剂复掺，可使混凝土用水量不变情况下，流动性比单掺ICA时有所改善；而当ICA与较多NSF复掺时，混凝土用水量可有一定程度的降低。试验中还发现，不掺内养护剂的混凝土有一定泌水现象，泌水率为4.0%，而掺加内养护剂的三组混凝土，均无任何泌水现象发生，拌合物粘聚性良好。

表2是对表1中五种混凝土拌合物成型试件标准养护后的强度测试结果。

表2 混凝土试件标准养护下7d和28d抗压强度

从表2可以看出，在固定坍落度情况下，由于掺加ICA和RW-A型内养护剂(带入混凝土中的NSF只有水泥重量的0.1%)，均使得混凝土拌合物用水量增加，W/C增大，导致标准养护条件下A、B两组混凝土试件7d和28d抗压强度低于基准混凝土。而掺加RW-B型内养护剂(带入混凝土中的NSF为水泥重量的0.5%)的混凝土拌合物可以在保持坍落度相同条件下，减少混凝土用水量、降低W/C，使标准养护条件下的D组混凝土试件7d和28d抗压强度均比基准混凝土高(7d提高26.9%，28d提高12.6%)。但从表2看出，若单纯掺加0.5%的NSF，混凝土的减水率为13.8%，C组混凝土较基准混凝土而言，7d和28d抗压强度分别提高40.0%和23.1%。因此可见，即使改性淀粉醚ICA与NSF复合掺加，其减水效果和增强效果也比单掺NSF时差。

内养护剂的主要组分为高吸水性的改性淀粉醚，它从一开始就发挥作用吸收拌合物中自由水，故单纯掺加内养护剂ICA和掺加由少量减水组分和改性淀粉醚复合而成的RW-A型内养护剂，均会引起混凝土用水量增多，对混凝土强度发展不利。但RW-B型内养护剂由于其中减水组分比例较大，可以消除因高吸水性物质造成的不利影响，可在保持相同坍落度情况下，一定程度上降低用水量，减小W/C，从而提高混凝土强度。

2.2 内养护剂对干燥养护条件下混凝土强度的影响

众所周知，在标准养护条件下，对比掺内养护剂混凝土与不掺者的强度发展，是无法检验内养护剂的使用效果的。前已述及，掺内养护剂的主要目的在于减少混凝土浇筑后拆模和暴露于干空气中的失水，保证混凝土内部胶凝材料有良好的水化湿环境，防止开裂，利于强度发展。

试验按照JC901-2002《混凝土养护剂》标准，测定了表1中所列五组混凝土拌合物成型的试件置于干燥环境(温度(20+2)℃，相对湿度50%+5%)中养护后的强度，并与标准养护强度进行了对比。试验结果如表3和表4。

表3 混凝土试件在标准养护和干燥养护条件下的抗压强度

表4 干燥养护条件与标准养护条件下的强度比(干燥-标准强度比*)

从表3可见，干燥养护的确会造成基准混凝土试件强度的降低，基准混凝土7d和28d的干燥-标准强度比值分别为0.86和0.80；掺加三种内养护剂的A,B和D三组混凝土试件，尽管在干燥养护条件下的强度与标准养护相比有所下降，但下降的幅度较低，三组混凝土28d时的干燥-标准强度比高达0.92，0.92和 0.98。

而单掺萘系减水剂NSF的C组混凝土，若在干燥条件下养护，28d抗压强度甚至与7d抗压强度相比有所下降，这可能是试件长时间干燥，引起了微裂纹所致。掺减水剂的混凝土本来水灰比就低，加之毛细孔直径较小，水分蒸发引起的收缩率大，28d强度更难保证，这可能也是当前许多工程由于不注重潮湿养护而出现强度不增长，甚至出现倒缩的原因所在。

从绝对抗压强度来看，虽然掺加内养护剂ICA和RW-A会因增加混凝土用水量而影响强度，但掺加这两种内养护剂的混凝土在干燥养护条件下的28d抗压强度仍稍高于干燥养护条件下的基准混凝土。对于掺加RW-B的混凝土来说，即使干燥养护，其28d抗压强度也比基准混凝土标准养护提高9.2%，表现出良好的增强和内养护作用。干燥养护条件下，与单掺NSF的混凝土相比，掺加RW-B的混凝土也表现出良好的性能，其7d抗压强度接近于前者，但28d抗压强度却比前者提高7.4%。

混凝土内养护剂的主要成分为高吸水性物质。高吸水性物质如改性淀粉等将混凝土拌合物中的自由水吸附于自身分子内部，从而减小自由水通过混凝土毛细孔的蒸发量，减少自由水分的流失。随着水化反应的进行，水泥颗粒周围的自由水不断被消耗，高吸水性物质将释放出其吸附的自由水供水泥颗粒进行继续水化，保证养护期间水分的充足，避免混凝土在养护期间因水分不足引起后期强度增长幅度减小，甚至出现开裂现象而导致耐久性严重降低。将适量减水剂与高吸水性物质复配制备内养护剂是为了补偿由于添加高吸水性物质引起的混凝土用水量增加的问题，改善混凝土的和易性，提高混凝土强度的同时使得混凝土更易于拌合浇筑。

混凝土内养护剂作用机理独特，使用方法简单，只需在混凝土拌合时按设计掺量掺入即可。在掺内养护剂的混凝土浇筑抹面后，不需再对其表面进行特别的洒水或涂刷(喷涂)传统养护剂等，简化了施工工序，使得施工成本与施工难度有所降低。更重要的是，掺加内养护剂有助于避免因工程后期养护不周而产生的各种工程事故和质量纠纷。因此，内养护剂具有一定的发展前景。

3 结论

1）混凝土内养护剂使用简单，只需在混凝土制备过程中掺入并与其它原材料搅拌均匀即可，混凝土浇筑后具有良好的保水作用，即使不采取湿养护，仍能有较好的强度增长。

2)根据本文试验，不掺任何外加剂的基准混凝土试件的干燥-标准强度比只有0.86(7d)和0.80(28d)，单掺萘系减水剂NSF的混凝土试件的干燥-标准强度比只有0.89(7d)和0.83(28d)，而掺ICA，RW-A和RW-B三种内养护剂的混凝土，其干燥-标准强度比高达0.91～1.06(7d)和0.92～0.98(28d)，表现出良好的内养护效果。

3)内养护剂的主要成分为高吸水性物质，它将混凝土拌合物中的自由水吸附于自身分子内部，减小自由水通过混凝土毛细孔的蒸发量，供内部水泥颗粒水化，并可预防混凝土结构产生干燥裂缝，保证混凝土耐久性。

[单位地址]上海市四平路1239号（200092）

Preliminary experimental research of internal curing agent

Zheng Kunpeng1, He Lin2, Sun Zhenping1, Liu Lianjun3, He Yuanjie3
(1. Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials, Ministry of Education, Tongji University, Shanghai 200092;2. The 7th Branch Company, Zhongtian Construction Group Co., Ltd.Guang zhou 500091;3. Guangdong Redwall New Materials Co., Ltd., Huizhou 516127)

This paper researched and produced a kind of internal curing agent (ICA), and made preliminary experimental research on the effects of ICA on some relative performances of concrete. The results showed that, adding ICA into concrete will increase the water requirement and reduce the absolute strength of concrete with same fl uidity. However, when ICA used with superplasticizer will decrease water requirement with the same fl uidity, improve concrete fl uidity, and have better water-retention performance.

internal curing agent; fl uidity; water-retention performance; strength

郑琨鹏（1986-），男，同济大学材料科学与工程学院硕士研究生，先进土木工程材料方向。