自粘式保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯在某船閘中的養(yǎng)護(hù)效果

周子寒，于方，2*，吳彰彪，劉振亞，王英凝

（1.中交四航局第五工程有限公司，福建 福州 350000；2.中交四航工程研究院有限公司，水工構(gòu)造物耐久性技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510230）

0 引言

混凝土的養(yǎng)護(hù)對(duì)其質(zhì)量的保證十分重要[1]。常規(guī)的養(yǎng)護(hù)種類多樣，主要有噴涂養(yǎng)護(hù)液養(yǎng)護(hù)[2]、定期灑水養(yǎng)護(hù)[3]、懸掛土工布+定期澆水養(yǎng)護(hù)[4]及布設(shè)PVC管?chē)娏莛B(yǎng)護(hù)[5]等方式。但在實(shí)際工程中，墻體等大立面混凝土結(jié)構(gòu)往往因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)很難做到充分的保溫保濕養(yǎng)護(hù)。由于濕養(yǎng)護(hù)的不充分、不連續(xù)以及不能與保溫方式同步進(jìn)行等問(wèn)題，導(dǎo)致墻體混凝土的表面水分散發(fā)快、混凝土溫度下降快，從而帶來(lái)混凝土碳化深度大、回彈強(qiáng)度偏低以及早期收縮裂縫等系列問(wèn)題[6-7]。

針對(duì)上述現(xiàn)狀，調(diào)研了國(guó)內(nèi)外墻體等大立面混凝土的養(yǎng)護(hù)方式，結(jié)合墻體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)已有的兼具保溫和保濕養(yǎng)護(hù)毯進(jìn)行升級(jí)改造，制作了一種更適用于閘墻混凝土結(jié)構(gòu)的保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯[8-11]。利用安徽某船閘工程的閘墻，研究了其對(duì)閘墻大立面混凝土的保溫保濕效果。

依據(jù)普通養(yǎng)護(hù)工藝、保溫保濕養(yǎng)護(hù)工藝下的混凝土溫濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)比分析了兩種養(yǎng)護(hù)工藝下混凝土的碳化深度、回彈強(qiáng)度和收縮開(kāi)裂等情況。在系列研究的基礎(chǔ)上，總結(jié)改進(jìn)，提出了一種適用于大立面墻體結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)新工藝，以期解決大立面混凝土的養(yǎng)護(hù)難題，提升混凝土的品質(zhì)。

1 材料

1.1 混凝土配合比及原材料

安徽某工程一期船閘工程閘墻采用的是C30大體積混凝土，混凝土配合比及原材料的主要性能見(jiàn)表1。

表1 混凝土配合比Table 1 concrete mix ratio

原材料檢測(cè)結(jié)果：1）水泥：巢湖海螺水泥有限責(zé)任公司，P·O42.5水泥，比表面積328 m2/kg，3 d和28 d抗壓強(qiáng)度分別為28.9 MPa和49.3 MPa。2）粉煤灰：皖能合肥發(fā)電有限公司F級(jí)II類粉煤灰，45 μm方孔篩篩余18.1%，燒失量2.9%，需水量比100%。3）砂：安徽淮南中砂，細(xì)度模數(shù)2.7，含泥量1.6%，泥塊含量0.3%。4）碎石：安徽池州5～31.5 mm碎石，5～16 mm（小石）和16～31.5 mm（大石）碎石比例為5∶5，含泥量0.4%，泥塊含量0.1%，壓碎值9.5%，針片狀含量9.4%。5）減水劑：中交四航局廣州南沙工程有限公司高明材料科技分公司高性能緩凝型外加劑，含固量11.4%，減水率27%（2%摻量）。6）水：飲用水。

1.2 保溫保濕養(yǎng)護(hù)材料

制作了一種保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯，尺寸為寬×高×厚=2 m×6 m×0.015 m?；炷帘乇耩B(yǎng)護(hù)毯從外到內(nèi)，依次為阻燃帆布、鋁箔橡塑板、復(fù)合土工布和粘氈。其中，阻燃帆布具備優(yōu)異的防火防水性能；鋁箔橡塑板具備良好的保溫性能，導(dǎo)熱系數(shù)為0.034 W/（m·K）；復(fù)合土工布具備快速吸水性能及良好保濕性能；粘氈可保證養(yǎng)護(hù)毯與混凝土緊密貼合，且具備反復(fù)使用的功能。

保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯結(jié)構(gòu)和布置示意圖如圖1所示。

圖1 保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯結(jié)構(gòu)和布置示意圖Fig.1 Schematic diagram of the structure and layout of the thermal insulation and maintenance curing blanket

2 試驗(yàn)方法

首先，在空白閘墻和試驗(yàn)閘墻內(nèi)側(cè)分別埋設(shè)溫度傳感器，監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部溫度變化歷程。閘墻溫度傳感器埋設(shè)示意圖見(jiàn)圖2，其中T1—T4分別表示閘墻中心溫度、側(cè)表面溫度、下表面溫度和環(huán)境溫度。然后，將土工布和棉被鋪設(shè)在空白閘墻上，將自粘式保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯鋪設(shè)在試驗(yàn)閘墻上（閘墻普通養(yǎng)護(hù)和保溫保濕養(yǎng)護(hù)做法見(jiàn)圖3）；最后，在普通養(yǎng)護(hù)材料和空白閘墻結(jié)構(gòu)之間、保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯和試驗(yàn)閘墻結(jié)構(gòu)之間分別埋設(shè)一個(gè)濕度傳感器，對(duì)比監(jiān)測(cè)混凝土表面濕度的變化。

圖2 閘墻溫度傳感器埋設(shè)示意圖Fig.2 Schematic diagram of embedment of temperature sensor in lock wall

圖3 閘墻普通養(yǎng)護(hù)和保溫保濕養(yǎng)護(hù)Fig.3 Common curing method and thermal insulation and moisturizing curing method of lock wall

自粘式保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯的養(yǎng)護(hù)流程為：混凝土表面清理→用水潤(rùn)濕養(yǎng)護(hù)毯→通過(guò)金屬扣將養(yǎng)護(hù)毯與墻體頂部鋼筋固定→揭掉粘氈隔離紙→按壓粘氈使其貼近混凝土表面→養(yǎng)護(hù)至指定齡期后取下養(yǎng)護(hù)毯。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 溫度變化歷程

選擇一線船閘的9號(hào)南側(cè)閘墻作為空白閘墻。該段閘墻于2022年1月9日19:00澆筑，2022年1月10日02:00澆筑完成，混凝土方量230 m3。澆筑完成后，模板外側(cè)采用“棉被+防雨布”進(jìn)行保溫；3 d后拆模，拆模后混凝土立即采用土工布+棉被進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)；混凝土澆筑體表面與大氣溫差不大于20℃時(shí)，拆除保溫覆蓋?；炷翝仓?，對(duì)空白閘墻的中心和表面進(jìn)行了溫度監(jiān)測(cè)，空白墻體各點(diǎn)位的溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4。

從圖4中可見(jiàn)，空白閘墻混凝土最高溫度41.4℃，出現(xiàn)在澆筑后28 h。2022年1月11—14日，連續(xù)4 d閘墻中心部位混凝土的降溫速率分別為：4.0℃/d、5.5℃/d、5.8℃/d和4.3℃/d，平均降溫速率為4.9℃/d。

圖4 空白墻體混凝土的溫度歷程Fig.4 Temperature history of blank wall concrete

從混凝土表面溫度的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，在澆筑后108 h內(nèi)，混凝土表面溫度在波動(dòng)中逐漸下降；在澆筑后108～192 h，混凝土的表面溫度在波動(dòng)中趨于相對(duì)穩(wěn)定，混凝土的表面溫度波動(dòng)于5～20℃。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)查看發(fā)現(xiàn)，混凝土表面溫度波動(dòng)的原因主要在于土工布不能與混凝土面很好的貼合在一起，導(dǎo)致混凝土的表面溫度隨環(huán)境溫度的變化而出現(xiàn)較明顯的變化。

選擇一線船閘的1號(hào)北側(cè)閘墻作為試驗(yàn)閘墻。1號(hào)北側(cè)閘墻混凝土于2022年1月12日21:30開(kāi)始澆筑，2022年1月13日05:00完成澆筑，混凝土方量為250 m3?；炷翝仓瓿珊?，采用保溫棉被+防雨布進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)。3 d后拆模，拆模后在混凝土表面鋪設(shè)保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯?；炷翝仓w表面與大氣溫差不大于20℃時(shí)，拆除保溫覆蓋?；炷翝仓螅瑢?duì)試驗(yàn)閘墻的中心和表面進(jìn)行了溫度監(jiān)測(cè)，試驗(yàn)墻體的各點(diǎn)位溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖5所示。

圖5 試驗(yàn)墻體混凝土的溫度歷程Fig.5 Temperature history of test wall concrete

從圖5中可見(jiàn)，試驗(yàn)閘墻中心部位在澆筑后45 h達(dá)到最高溫度，溫峰為37.1℃。澆筑后51 h，混凝土開(kāi)始降溫。側(cè)表面混凝土覆蓋保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯之后，側(cè)表面溫度逐漸增加，在110 h左右到達(dá)峰值，隨后逐漸波動(dòng)下降。整個(gè)下降過(guò)程中，側(cè)表面溫度均高于環(huán)境溫度10℃以上。側(cè)表面混凝土覆蓋保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯之后48 h，混凝土側(cè)表面溫度高于中心溫度。且自覆蓋保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯后，中心部位連續(xù)4 d的降溫速率分別為3.1℃/d、2.1℃/d、3.2℃/d和3.3℃/d，平均降溫速率為2.9℃/d。因此，保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯的保溫效果明顯優(yōu)于現(xiàn)有“土工布+棉被”的保溫效果。

3.2 濕度變化歷程

土工布與混凝土之間、保溫毯與混凝土之間的濕度變化見(jiàn)圖6。

圖6 不同養(yǎng)護(hù)材料與混凝土之間的濕度Fig.6 Humidity between different curing materials and concrete

從圖6中可見(jiàn)，土工布與混凝土之間的濕度處于較大的波動(dòng)狀態(tài)，波動(dòng)于RH40%～RH100%，平均在RH70%；由于閘室為東西走向的塢式結(jié)構(gòu)，閘室的空氣流動(dòng)大，空白墻體在拆模后，雖覆蓋了土工布、保溫棉被，但是土工布難以與混凝土面貼合緊密，導(dǎo)致土工布與混凝土面之間的濕度波動(dòng)較大。

保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯與混凝土之間的濕度在澆筑完87 h以后，從養(yǎng)護(hù)前的RH50%逐漸升高至RH90%以上，并最終穩(wěn)定在RH95%左右，且不因混凝土的溫度升高和降低而有所變化。這說(shuō)明覆蓋養(yǎng)護(hù)毯之后，混凝土表面的濕度得到了很大的提高。因此，保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯的保濕效果明顯優(yōu)于現(xiàn)有“土工布+棉被”的保濕效果。

4 養(yǎng)護(hù)效果評(píng)價(jià)

養(yǎng)護(hù)至28 d，對(duì)空白閘墻和試驗(yàn)閘墻的碳化深度、回彈強(qiáng)度和開(kāi)裂情況等性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同養(yǎng)護(hù)方式下混凝土的性能對(duì)比Table 2 Performance comparison of concrete under different curing methods

從表2中可知，養(yǎng)護(hù)28 d后，采用“土工布+保溫棉被”養(yǎng)護(hù)的空白墻體碳化深度為2 mm，采用“保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯”養(yǎng)護(hù)的試驗(yàn)墻體，碳化深度為0。這是因?yàn)榛炷潦且环N固液氣三相組成的非均質(zhì)材料，混凝土的早期水化程度低，結(jié)構(gòu)不夠密實(shí)，二氧化碳極易侵入混凝土內(nèi)部。當(dāng)初期養(yǎng)護(hù)不足時(shí)，混凝土表層的微結(jié)構(gòu)較為“疏松”，有利于二氧化碳的擴(kuò)散[12]。采用保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯養(yǎng)護(hù)的墻體，由于“日”字形粘氈與混凝土緊密貼合在一起，減少了混凝土與粘氈之間水分的散發(fā)，從而大大減小了混凝土的碳化。

養(yǎng)護(hù)28 d后，采用“土工布+保溫棉被”養(yǎng)護(hù)的空白墻體回彈強(qiáng)度為34.3 MPa，采用“保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯”養(yǎng)護(hù)的試驗(yàn)墻體，回彈強(qiáng)度為46.5 MPa。這是因?yàn)?，一方面，因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)毯良好的保溫效果，提升了混凝土的斷面溫度，加速了膠凝材料的水化過(guò)程，從而使得混凝土強(qiáng)度提高；另一方面，養(yǎng)護(hù)毯良好的保濕效果，可為水泥基材料的水化提供充分的水化環(huán)境，也會(huì)提高混凝土的強(qiáng)度。

養(yǎng)護(hù)28 d后，采用“土工布+保溫棉被”養(yǎng)護(hù)的空白墻體裂縫為1條，采用“保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯”養(yǎng)護(hù)的試驗(yàn)墻體，裂縫為0。這是因?yàn)椋捎帽乇耩B(yǎng)護(hù)毯，降低了混凝土的內(nèi)表溫差，減小了混凝土的溫度應(yīng)力；此外，因其具有良好的保溫效果，混凝土的降溫速率大大降低了，可以更好地利用混凝土的徐變，降低混凝土在降溫階段的拉應(yīng)力。從而在一定程度上降低了混凝土的開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

綜上，相比于傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)工藝，采用保溫保濕養(yǎng)護(hù)工藝的大立面墻體結(jié)構(gòu)，混凝土的碳化深度小、回彈強(qiáng)度高、開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)低，值得在工程中推廣應(yīng)用。

5 結(jié)語(yǔ)

1）與常規(guī)養(yǎng)護(hù)工藝相比，采用保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯進(jìn)行混凝土的養(yǎng)護(hù)，可使混凝土的降溫速率大大降低，有利于混凝土的溫度裂縫控制；

2）保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯減小了養(yǎng)護(hù)材料與立面混凝土之間的縫隙，解決了濕養(yǎng)護(hù)不足的通病，可大幅度提高養(yǎng)護(hù)材料與混凝土面之間的濕度，保濕效果優(yōu)良，有利于減少混凝土的干燥收縮；

3）采用該保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯的混凝土碳化深度大大降低、回彈強(qiáng)度較大提升、收縮裂縫大大減少，有利于提升混凝土的長(zhǎng)期耐久性能；

4）保溫保濕養(yǎng)護(hù)毯尤其適用于風(fēng)速大、溫差大以及不便進(jìn)行經(jīng)常灑水養(yǎng)護(hù)條件下大立面混凝土的保溫和保濕養(yǎng)護(hù)，值得在工程中推廣應(yīng)用。