水工混凝土養(yǎng)護方法選擇

任建中，王興甫

（江蘇省沭陽縣水務(wù)局，江蘇沭陽223600）

水工混凝土養(yǎng)護方法選擇

任建中，王興甫

（江蘇省沭陽縣水務(wù)局，江蘇沭陽223600）

混凝土養(yǎng)護是實現(xiàn)混凝土設(shè)計性能的重要基礎(chǔ)工作之一，為確保這一目標(biāo)的實現(xiàn)，從水工建筑物的特點、養(yǎng)護方法的適應(yīng)性、養(yǎng)護中的常見問題及注意事項等方面對水工混凝土養(yǎng)護方法的選擇進行了論述，認為混凝土養(yǎng)護宜根據(jù)根據(jù)現(xiàn)場條件、環(huán)境的溫度與濕度、結(jié)構(gòu)部位、構(gòu)件或制品情況、原材料情況以及對混凝土性能的要求等因素，結(jié)合熱工計算的結(jié)果，選擇一種或多種合理的養(yǎng)護方法，滿足混凝土的溫控與濕控要求。

水工混凝土；養(yǎng)護方法；保溫；保濕

1 引言

水利水電工程施工中，參建各方側(cè)重于方案的比選、工程質(zhì)量問題與安全事故的防范，混凝土是土木工程中常用的建筑材料，混凝土養(yǎng)護則是混凝土設(shè)計性能實現(xiàn)的重要基礎(chǔ)，也是影響工程質(zhì)量與結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵因素之一，但水工混凝土經(jīng)?；蛑芷谛允墉h(huán)境水作用，除具有大體積、高強度等特點外，設(shè)計與施工中，還要根據(jù)工程部位、技術(shù)要求和環(huán)境條件，優(yōu)先選用中熱硅酸鹽水泥，在滿足水工建筑物的穩(wěn)定、承壓、耐磨、抗?jié)B、抗沖、抗凍、抗裂、抗侵蝕等特殊要求的同時，降低混凝土發(fā)熱量，減少溫度裂縫。鑒于水利水電工程施工及水工建筑物的這些特點，需根據(jù)水利工程的技術(shù)規(guī)范，采取專門的施工方法和措施，確保工程質(zhì)量?；炷翝仓尚秃蟮酿B(yǎng)護對保證混凝土性能的實現(xiàn)有著特別重要的意義，本文擬就水工混凝土養(yǎng)護中的常見問題及相應(yīng)的監(jiān)控要點加以論述。

2 水工混凝土常用養(yǎng)護方法的選擇及注意事項

2.1 自然養(yǎng)護

自然養(yǎng)護即傳統(tǒng)的灑水養(yǎng)護，主要有噴霧養(yǎng)護和表面流水養(yǎng)護兩種方法。二灘工程經(jīng)驗證明，混凝土流水養(yǎng)護，不但能降低混凝土表面溫度，還能防止混凝土干裂。水利水電工程通常地處偏僻，供水、取水不便，成本也較高，水工建筑物一般具有或壁薄、或大體積、或外形坡面與直立面多、表面積大，水分極易蒸發(fā)等特點，噴霧養(yǎng)護和表面流水養(yǎng)護在實際應(yīng)用中，很難保證養(yǎng)護期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤狀態(tài)，難以達到養(yǎng)護要求，一般適用于用水方便的地區(qū)及便于灑水養(yǎng)護的部位，如閘室底板等。噴霧養(yǎng)護時，應(yīng)使水呈霧狀，不可形成水流，亦不得直接以水霧加壓于混凝土面；流水養(yǎng)護時要注意水的流速不可過大，混凝土面不得形成水流或沖刷現(xiàn)象，以免造成剝損。

水工混凝土主要采用塑性混凝土和低塑性施工，塑性混凝土水泥用量較少，并摻加較多的膨潤土、粘土等材料，坍落度為5～9c m，施工中一般是在塑性混凝土澆筑完畢6～18h內(nèi)即開始灑水養(yǎng)護；但低塑性混凝土坍落度為1～4c m，較塑性混凝土的養(yǎng)護有一定的區(qū)別，為防止干縮裂縫的產(chǎn)生，其養(yǎng)護是混凝土澆筑的緊后工作，即在澆筑完畢后立即噴霧養(yǎng)護，并及早開始灑水養(yǎng)護。

對大體積混凝土而言，要控制混凝土內(nèi)部和表面及表面與外界溫差即保持混凝土內(nèi)外合適的溫度梯度，不間斷的24h養(yǎng)護至關(guān)重要，實際施工中很難滿足灑水養(yǎng)護的次數(shù)，易造成夜間養(yǎng)護中斷，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，在大體積混凝土養(yǎng)護過程中采用強制或不均勻的冷卻降溫措施不僅成本相對較高，管理不善易使大體積混凝土產(chǎn)生貫穿性裂縫，當(dāng)施工條件適宜時，對如底板類的大體積混凝土也可選擇蓄水養(yǎng)護。

2.2 覆蓋養(yǎng)護

覆蓋養(yǎng)護是混凝土最常用的保濕、保溫養(yǎng)護方法，一般用塑料薄膜、麻袋、草袋等材料覆蓋混凝土表面養(yǎng)護。但在風(fēng)較大時覆蓋材料不易固定，覆蓋過程中也存在易破損和接縫不嚴(yán)密等問題，不適用于外形坡面、直立面、弧形結(jié)構(gòu)。覆蓋養(yǎng)護有時需和其他養(yǎng)護方法結(jié)合，如對風(fēng)沙大，不宜搭設(shè)暖棚的倉面，可采用覆蓋保溫被下面布設(shè)暖氣排管的辦法。覆蓋養(yǎng)護時，混凝土敞露的表面應(yīng)以完好無破損的覆蓋材料完全蓋住混凝土表面，并予以固定妥當(dāng)，保持覆蓋材料如塑料薄膜內(nèi)有凝結(jié)水。在保溫方面，覆蓋養(yǎng)護的效果也較明顯，當(dāng)氣溫驟降時，未進行保溫的表面最大降溫量與氣溫驟降的幅度之比為88%，一層草袋保溫后為60%，兩層草袋保溫為45%，可見對結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)?shù)谋砻娓采w保溫，減小混凝土與外界的熱交換，對混凝土結(jié)構(gòu)溫控防裂是必要的。但對模板外和混凝土表面覆蓋的保溫層，不應(yīng)采用潮濕狀態(tài)的材料，也不應(yīng)將保溫材料直接鋪蓋在潮濕的混凝土表面，新澆混凝土表面應(yīng)鋪一層塑料薄膜，對混凝土結(jié)構(gòu)的邊及棱角部位的保溫厚度應(yīng)增大到面部位的2～3倍。選擇覆蓋材料時，不可使用包裝過糖、鹽或肥料的麻布袋，對有可溶性物質(zhì)麻布袋應(yīng)徹底清洗干凈后方得做為養(yǎng)護用覆蓋材料。

2.3 蓄熱法與綜合蓄熱法養(yǎng)護

蓄熱法是一種當(dāng)混凝土澆筑后，利用原材料加熱及水泥水化熱的熱量，通過適當(dāng)保溫延緩混凝土冷卻，使混凝土冷卻到0℃以前達到預(yù)期要求強度的施工方法。當(dāng)室外最低溫度不低于-15℃時，地面以下的工程，或表面系數(shù)M＜5的結(jié)構(gòu)，應(yīng)優(yōu)先采用蓄熱法養(yǎng)護。蓄熱法具有方法簡單，不需混凝土加熱設(shè)備，節(jié)省能源，混凝土耐久性較高，質(zhì)量好，費用較低等優(yōu)點，但強度增長較慢，施工要有一套嚴(yán)密的措施和制度。

當(dāng)采用蓄熱法不能滿足要求時，應(yīng)選用綜合蓄熱法養(yǎng)護。綜合蓄熱法是在蓄熱法的基礎(chǔ)上利用高效能的保溫圍護結(jié)構(gòu)，使混凝土加熱拌制所獲得的初始熱量緩慢散失，并充分利用水泥水化熱和摻用相應(yīng)的外加劑（或進行短時加熱）等綜合措施，使混凝土溫度在降至冰點前達到允許受凍臨界強度或者承受荷載所需的強度。綜合蓄熱法分高、低蓄熱法兩種養(yǎng)護方式，高蓄熱養(yǎng)護過程，主要以短期時加熱為主，使混凝土在養(yǎng)護期間達到的受荷強度；低蓄熱養(yǎng)護過程，則主要以使用早強水泥或摻用防凍外加劑等冷法為主，是使混凝土在一定的負溫條件下不被凍壞，仍可繼續(xù)硬化。水利水電工程多使用低蓄熱養(yǎng)護方式。

與其他養(yǎng)護方法不同的是蓄熱法養(yǎng)護與混凝土的澆筑、振搗是同時進行的，即隨澆筑、隨搗固、隨覆蓋，防止表面水分蒸發(fā)，減少熱量失散；采用蓄熱法養(yǎng)護時，應(yīng)用不易吸潮的保溫材料緊密覆蓋模板或混凝土表面，迎風(fēng)面宜增設(shè)擋風(fēng)保溫設(shè)施，形成不透風(fēng)的圍護層，細薄結(jié)構(gòu)的棱角部分，應(yīng)加強保溫，結(jié)構(gòu)上的孔洞應(yīng)暫時封堵，當(dāng)蓄熱法不能滿足強度增長的要求時，可選用蒸氣加熱、電流加熱或暖棚保溫等方法。

2.4 搭棚養(yǎng)護

搭棚養(yǎng)護分為防風(fēng)棚養(yǎng)護和暖棚法養(yǎng)護。

混凝土在終凝前幾乎沒有強度或強度很小，或者混凝土剛剛終凝而強度很小時，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過快，造成毛細管中產(chǎn)生較大的負壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時混凝土的強度又無法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。風(fēng)速對混凝土的水分蒸發(fā)有直接影響，不可忽視。在風(fēng)沙較大的地區(qū)，當(dāng)覆蓋材料不易固定或不適合覆蓋養(yǎng)護的部位，易搭防風(fēng)棚養(yǎng)護，當(dāng)陽光強烈、溫度較高時還需有隔熱遮陽的功能。

日平均氣溫-15～-10℃以上時，除可采用綜合蓄熱法外還可采用暖棚法。暖棚法養(yǎng)護是一種將被養(yǎng)護的混凝土構(gòu)件或結(jié)構(gòu)置于搭設(shè)的棚中，內(nèi)部設(shè)置散熱器、排管、電熱器或火爐等加熱棚內(nèi)空氣，使混凝土處于正溫環(huán)境養(yǎng)護并保持混凝土表面濕潤的方法。暖棚構(gòu)造最內(nèi)層為阻燃草簾防止發(fā)生火災(zāi)，中間為篷布，最外層為彩條布，主要作用是防風(fēng)、防雨，各層保溫材料之間的連接采用8#鉛絲綁扎。搭設(shè)前要了解歷年氣候條件，進行抗風(fēng)荷載計算；搭設(shè)時應(yīng)注意在混凝土結(jié)構(gòu)物與暖棚之間要留足夠的空間，使暖空氣流通；為降低搭設(shè)成本和節(jié)能，應(yīng)注意減少暖棚體積；同時應(yīng)圍護嚴(yán)密、穩(wěn)定、不透風(fēng)；采用火爐作熱源，要特別注意安全防火，應(yīng)將煙或燃燒氣體排至棚外，并應(yīng)采取防止煙氣中毒和防火措施。

暖棚法養(yǎng)護的基礎(chǔ)是溫度觀測，即對暖棚內(nèi)的溫度、已澆筑混凝土內(nèi)部溫度、外部溫度的取值、測溫次數(shù)的頻率、測溫方法都有嚴(yán)格的規(guī)定。

暖棚內(nèi)的測溫頻率為每4h一次，測溫時以距混凝土面50㎝處的溫度為準(zhǔn)，取四邊角和中心溫度的平均數(shù)為暖棚內(nèi)的氣溫值；已澆筑混凝土塊體內(nèi)部溫度，用電阻式溫度計或熱偶等儀器觀測或埋設(shè)孔深大于15㎝，孔內(nèi)灌滿液體介質(zhì)的測溫孔，用溫度傳感器或玻璃溫度計測量。大體積混凝土應(yīng)在澆筑后3d內(nèi)應(yīng)加密觀測溫度變化，測溫頻率為內(nèi)部混凝土8h觀測一次，3d后宜12h觀測一次。外部混凝土每天應(yīng)觀測最高、最低溫度，測溫頻率同內(nèi)部混凝土；氣溫驟降和寒潮期間，應(yīng)增加溫度觀測次數(shù)。

值得注意的是混凝土的養(yǎng)護并不僅僅局限于混凝土成型后的養(yǎng)護，低溫環(huán)境下，混凝土澆筑后最容易發(fā)生的受凍部位主要表現(xiàn)在澆筑塊頂面、四周、棱角和新混凝土與基巖或舊混凝土的結(jié)合面，即使受凍后做正常養(yǎng)護，其抗壓強度仍比未受凍的正常溫度下養(yǎng)護28～60d的混凝土強度低45～60%，抗剪強度即使是輕微受凍混凝土也降低40%左右。因此，澆筑大面積的混凝土?xí)r，在覆蓋上層混凝土以前就應(yīng)對底層混凝土進行保溫養(yǎng)護，保證底層混凝土的溫度不低于3℃?；炷翝仓戤吅螅饴侗砻鎽?yīng)及時保溫。尤其是新老混凝土接合處和邊角處應(yīng)做好保溫，保溫層厚度應(yīng)是其他保溫層厚度的2倍，保溫層搭接長度不應(yīng)小于30㎝。

2.5 養(yǎng)護劑養(yǎng)護

養(yǎng)護劑養(yǎng)護就是將水泥混凝土養(yǎng)護劑噴灑或涂刷于混凝土表面，在混凝土表面形成一層連續(xù)的不透水的密閉養(yǎng)護薄膜的乳液或高分子溶液。當(dāng)這種乳液或高分子溶液揮發(fā)時，迅速在混凝土體的表面結(jié)成一層不透水膜，將混凝土中大部分水化熱及蒸發(fā)水積蓄下來進行自養(yǎng)，由于膜的有效期比較長，使混凝土得到良好的養(yǎng)護。噴刷作業(yè)時應(yīng)注意在混凝土無表面水，用手指輕擦過表面無水跡時方可噴刷養(yǎng)護劑。使用模板的部位在拆模后立即實施噴刷養(yǎng)護作業(yè)，噴刷過早會腐蝕混凝土表面，過遲則混凝土水分蒸發(fā)，影響?zhàn)B護效果。養(yǎng)護劑的選擇、使用方法和涂刷時間應(yīng)按產(chǎn)品說明并通過試驗確定，混凝土表面不得使用有色養(yǎng)護劑。養(yǎng)護劑養(yǎng)護對難以用灑水養(yǎng)護及覆蓋養(yǎng)護的部位如高空建筑物、閘室頂部及干旱缺水地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)比較適用，但對施工要求較高，避免出現(xiàn)漏刷、漏噴及不均勻涂刷現(xiàn)象。

3 結(jié)論

（1）灑水養(yǎng)護適合混凝土的早期養(yǎng)護，為防止干縮裂縫的產(chǎn)生，低塑性混凝土養(yǎng)護是混凝土澆筑的緊后工作，即在澆筑完畢后立即噴霧養(yǎng)護；

（2）覆蓋養(yǎng)護適合風(fēng)沙大，不宜搭設(shè)暖棚的倉面，不適用于外形坡面、直立面、弧形結(jié)構(gòu)；覆蓋材料可是環(huán)境溫度為單層或多層；

（3）蓄熱養(yǎng)護適合室外最低溫度不低于-15℃時，地面以下的工程，或表面系數(shù)M＜5的結(jié)構(gòu)。蓄熱養(yǎng)護與混凝土的澆筑、振搗應(yīng)同時進行，以防止表面水分蒸發(fā)，減少熱量失散；

（4）搭棚養(yǎng)護適合于有防風(fēng)、隔熱、遮陽需要的混凝土養(yǎng)護或低溫環(huán)境下，日平均氣溫-15～-10℃以上時的混凝土養(yǎng)護；為避免混凝土受凍，澆筑大面積混凝土?xí)r，在覆蓋上層混凝土以前就應(yīng)對底層混凝土進行保溫養(yǎng)護；

（5）養(yǎng)護劑養(yǎng)護適合難以用灑水養(yǎng)護及難以覆蓋養(yǎng)護的部位，如高空建筑物、閘室頂部及干旱缺水地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)，施工中要避免出現(xiàn)漏刷、漏噴及不均勻涂刷現(xiàn)象；

（6）水工混凝土的養(yǎng)護方法應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件、環(huán)境的溫度與濕度、結(jié)構(gòu)部位、構(gòu)件或制品情況、原材料情況以及對混凝土性能的要求等因素，結(jié)合熱工計算的結(jié)果來選擇一種或多種合理的養(yǎng)護方法，滿足混凝土的溫控與濕控要求。

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A

1672-2469（2015）05-0111-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.05.034

任建中（1972年—），男，工程師。