水工混凝土養(yǎng)護(hù)方法選擇

任建中，王興甫

（江蘇省沭陽(yáng)縣水務(wù)局，江蘇沭陽(yáng)223600）

水工混凝土養(yǎng)護(hù)方法選擇

任建中，王興甫

（江蘇省沭陽(yáng)縣水務(wù)局，江蘇沭陽(yáng)223600）

混凝土養(yǎng)護(hù)是實(shí)現(xiàn)混凝土設(shè)計(jì)性能的重要基礎(chǔ)工作之一，為確保這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，從水工建筑物的特點(diǎn)、養(yǎng)護(hù)方法的適應(yīng)性、養(yǎng)護(hù)中的常見(jiàn)問(wèn)題及注意事項(xiàng)等方面對(duì)水工混凝土養(yǎng)護(hù)方法的選擇進(jìn)行了論述，認(rèn)為混凝土養(yǎng)護(hù)宜根據(jù)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)混凝土性能的要求等因素，結(jié)合熱工計(jì)算的結(jié)果，選擇一種或多種合理的養(yǎng)護(hù)方法，滿足混凝土的溫控與濕控要求。

水工混凝土；養(yǎng)護(hù)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(wèn)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(hù)則是混凝土設(shè)計(jì)性能實(shí)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(qiáng)度等特點(diǎn)外，設(shè)計(jì)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(shí)，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(diǎn)，需根據(jù)水利工程的技術(shù)規(guī)范，采取專門(mén)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(hù)對(duì)保證混凝土性能的實(shí)現(xiàn)有著特別重要的意義，本文擬就水工混凝土養(yǎng)護(hù)中的常見(jiàn)問(wèn)題及相應(yīng)的監(jiān)控要點(diǎn)加以論述。

2 水工混凝土常用養(yǎng)護(hù)方法的選擇及注意事項(xiàng)

2.1 自然養(yǎng)護(hù)

自然養(yǎng)護(hù)即傳統(tǒng)的灑水養(yǎng)護(hù)，主要有噴霧養(yǎng)護(hù)和表面流水養(yǎng)護(hù)兩種方法。二灘工程經(jīng)驗(yàn)證明，混凝土流水養(yǎng)護(hù)，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(diǎn)，噴霧養(yǎng)護(hù)和表面流水養(yǎng)護(hù)在實(shí)際應(yīng)用中，很難保證養(yǎng)護(hù)期內(nèi)始終使混凝土表面保持濕潤(rùn)狀態(tài)，難以達(dá)到養(yǎng)護(hù)要求，一般適用于用水方便的地區(qū)及便于灑水養(yǎng)護(hù)的部位，如閘室底板等。噴霧養(yǎng)護(hù)時(shí)，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(hù)時(shí)要注意水的流速不可過(guò)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(rùn)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(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)；但低塑性混凝土坍落度為1～4c m，較塑性混凝土的養(yǎng)護(hù)有一定的區(qū)別，為防止干縮裂縫的產(chǎn)生，其養(yǎng)護(hù)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(hù)，并及早開(kāi)始灑水養(yǎng)護(hù)。

對(duì)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(hù)至關(guān)重要，實(shí)際施工中很難滿足灑水養(yǎng)護(hù)的次數(shù)，易造成夜間養(yǎng)護(hù)中斷，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，在大體積混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中采用強(qiáng)制或不均勻的冷卻降溫措施不僅成本相對(duì)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(shí)，對(duì)如底板類(lèi)的大體積混凝土也可選擇蓄水養(yǎng)護(hù)。

2.2 覆蓋養(yǎng)護(hù)

覆蓋養(yǎng)護(hù)是混凝土最常用的保濕、保溫養(yǎng)護(hù)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(hù)。但在風(fēng)較大時(shí)覆蓋材料不易固定，覆蓋過(guò)程中也存在易破損和接縫不嚴(yán)密等問(wèn)題，不適用于外形坡面、直立面、弧形結(jié)構(gòu)。覆蓋養(yǎng)護(hù)有時(shí)需和其他養(yǎng)護(hù)方法結(jié)合，如對(duì)風(fēng)沙大，不宜搭設(shè)暖棚的倉(cāng)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(hù)時(shí)，混凝土敞露的表面應(yīng)以完好無(wú)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(hù)的效果也較明顯，當(dāng)氣溫驟降時(shí)，未進(jìn)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(jiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(duì)混凝土結(jié)構(gòu)溫控防裂是必要的。但對(duì)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(duì)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(shí)，不可使用包裝過(guò)糖、鹽或肥料的麻布袋，對(duì)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(hù)用覆蓋材料。

2.3 蓄熱法與綜合蓄熱法養(yǎng)護(hù)

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(guò)適當(dāng)保溫延緩混凝土冷卻，使混凝土冷卻到0℃以前達(dá)到預(yù)期要求強(qiáng)度的施工方法。當(dāng)室外最低溫度不低于-15℃時(shí)，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(hù)。蓄熱法具有方法簡(jiǎn)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(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，但強(qiáng)度增長(zhǎng)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(shí)，應(yīng)選用綜合蓄熱法養(yǎng)護(hù)。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(hù)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(jìn)行短時(shí)加熱）等綜合措施，使混凝土溫度在降至冰點(diǎn)前達(dá)到允許受凍臨界強(qiáng)度或者承受荷載所需的強(qiáng)度。綜合蓄熱法分高、低蓄熱法兩種養(yǎng)護(hù)方式，高蓄熱養(yǎng)護(hù)過(guò)程，主要以短期時(shí)加熱為主，使混凝土在養(yǎng)護(hù)期間達(dá)到的受荷強(qiáng)度；低蓄熱養(yǎng)護(hù)過(guò)程，則主要以使用早強(qiáng)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(fù)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(hù)方式。

與其他養(yǎng)護(hù)方法不同的是蓄熱法養(yǎng)護(hù)與混凝土的澆筑、振搗是同時(shí)進(jìn)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(hù)時(shí)，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(hù)層，細(xì)薄結(jié)構(gòu)的棱角部分，應(yīng)加強(qiáng)保溫，結(jié)構(gòu)上的孔洞應(yīng)暫時(shí)封堵，當(dāng)蓄熱法不能滿足強(qiáng)度增長(zhǎng)的要求時(shí)，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(hù)

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

混凝土在終凝前幾乎沒(méi)有強(qiáng)度或強(qiáng)度很小，或者混凝土剛剛終凝而強(qiáng)度很小時(shí)，受高溫或較大風(fēng)力的影響，混凝土表面失水過(guò)快，造成毛細(xì)管中產(chǎn)生較大的負(fù)壓而使混凝土體積急劇收縮，而此時(shí)混凝土的強(qiáng)度又無(wú)法抵抗其本身收縮，因此產(chǎn)生龜裂。風(fēng)速對(duì)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(hù)的部位，易搭防風(fēng)棚養(yǎng)護(hù)，當(dāng)陽(yáng)光強(qiáng)烈、溫度較高時(shí)還需有隔熱遮陽(yáng)的功能。

日平均氣溫-15～-10℃以上時(shí)，除可采用綜合蓄熱法外還可采用暖棚法。暖棚法養(yǎng)護(hù)是一種將被養(yǎng)護(hù)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(hù)并保持混凝土表面濕潤(rùn)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(jìn)行抗風(fēng)荷載計(jì)算；搭設(shè)時(shí)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(shí)應(yīng)圍護(hù)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(hù)的基礎(chǔ)是溫度觀測(cè)，即對(duì)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(cè)溫次數(shù)的頻率、測(cè)溫方法都有嚴(yán)格的規(guī)定。

暖棚內(nèi)的測(cè)溫頻率為每4h一次，測(cè)溫時(shí)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(jì)或熱偶等儀器觀測(cè)或埋設(shè)孔深大于15㎝，孔內(nèi)灌滿液體介質(zhì)的測(cè)溫孔，用溫度傳感器或玻璃溫度計(jì)測(cè)量。大體積混凝土應(yīng)在澆筑后3d內(nèi)應(yīng)加密觀測(cè)溫度變化，測(cè)溫頻率為內(nèi)部混凝土8h觀測(cè)一次，3d后宜12h觀測(cè)一次。外部混凝土每天應(yīng)觀測(cè)最高、最低溫度，測(cè)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(cè)次數(shù)。

值得注意的是混凝土的養(yǎng)護(hù)并不僅僅局限于混凝土成型后的養(yǎng)護(hù)，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(hù)，其抗壓強(qiáng)度仍比未受凍的正常溫度下養(yǎng)護(hù)28～60d的混凝土強(qiáng)度低45～60%，抗剪強(qiáng)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(duì)底層混凝土進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，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(shí)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(zhǎng)度不應(yīng)小于30㎝。

2.5 養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)就是將水泥混凝土養(yǎng)護(hù)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(hù)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(shí)，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(lái)進(jìn)行自養(yǎng)，由于膜的有效期比較長(zhǎng)，使混凝土得到良好的養(yǎng)護(hù)。噴刷作業(yè)時(shí)應(yīng)注意在混凝土無(wú)表面水，用手指輕擦過(guò)表面無(wú)水跡時(shí)方可噴刷養(yǎng)護(hù)劑。使用模板的部位在拆模后立即實(shí)施噴刷養(yǎng)護(hù)作業(yè)，噴刷過(guò)早會(huì)腐蝕混凝土表面，過(guò)遲則混凝土水分蒸發(fā)，影響?zhàn)B護(hù)效果。養(yǎng)護(hù)劑的選擇、使用方法和涂刷時(shí)間應(yīng)按產(chǎn)品說(shuō)明并通過(guò)試驗(yàn)確定，混凝土表面不得使用有色養(yǎng)護(hù)劑。養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)對(duì)難以用灑水養(yǎng)護(hù)及覆蓋養(yǎng)護(hù)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(duì)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(hù)適合混凝土的早期養(yǎng)護(hù)，為防止干縮裂縫的產(chǎn)生，低塑性混凝土養(yǎng)護(hù)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(hù)；

（2）覆蓋養(yǎng)護(hù)適合風(fēng)沙大，不宜搭設(shè)暖棚的倉(cāng)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(hù)適合室外最低溫度不低于-15℃時(shí)，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(hù)與混凝土的澆筑、振搗應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，以防止表面水分蒸發(fā)，減少熱量失散；

（4）搭棚養(yǎng)護(hù)適合于有防風(fēng)、隔熱、遮陽(yáng)需要的混凝土養(yǎng)護(hù)或低溫環(huán)境下，日平均氣溫-15～-10℃以上時(shí)的混凝土養(yǎng)護(hù)；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(duì)底層混凝土進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)；

（5）養(yǎng)護(hù)劑養(yǎng)護(hù)適合難以用灑水養(yǎng)護(hù)及難以覆蓋養(yǎng)護(hù)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(hù)方法應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)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(duì)混凝土性能的要求等因素，結(jié)合熱工計(jì)算的結(jié)果來(lái)選擇一種或多種合理的養(yǎng)護(hù)方法，滿足混凝土的溫控與濕控要求。

［1］楊夢(mèng)云.荊江分蓄洪區(qū)圍堤內(nèi)護(hù)工程方案選擇［J］.水電能源科學(xué)，2013，31（01）.

［2］楊夢(mèng)云.上荊江河段南五洲崩岸整治工程護(hù)岸形式選擇［J］.長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2012，29（12）.

［3］吳月龍，陳海軍，李旺林.攪拌樁防滲墻法的事故樹(shù)分析［J］.南水北調(diào)與水利科技，2009，7（01）.

［4］楊夢(mèng)云.基于事故樹(shù)分析法的重大險(xiǎn)情潰口事故防范分析［J］.水電能源科學(xué)，2012，30（12）.

［5］《三峽水利樞紐混凝土工程溫度控制研究》編輯委員會(huì)，三峽水利樞紐混凝土工程溫度控制研究［M］.北京：中國(guó)水利電力出版社，2001.

［6］JGJ/T104-2011.建筑工程冬期施工規(guī)程［S］.

［7］趙穎，華南，李寅.冬期施工高性能混凝土裂縫及施工缺陷的控制［J］.混凝土，2011（02）.

［8］DL/T5144-2001.水工混凝土施工規(guī)范［S］.

［9］李東升.水工混凝土冬季施工的幾個(gè)問(wèn)題［J］.水利水電技術(shù)，1993（12）.

［10］胡永楨，王玉梅.水工混凝土養(yǎng)護(hù)方法檢驗(yàn)與應(yīng)用研究［J］.水利水電科技進(jìn)展，2003，23（06）.

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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。