戈壁干燥缺水地区桥墩混凝土养护节能减排技术应用

倪兴福

摘要：新疆戈壁滩地区属中温带干旱大陆性气候区。气候干燥，降雨量小，冰冻期长，昼夜温差变化大，春、秋多风，夏季短促而炎热。在此高温缺水的环境下施工，如何做好节能减排工作是一个难题，现将结构物混凝土养护节能减排技术应用总结如下，请指正。

关键词：戈壁滩结构物混凝土 养护节能减排技术应用

1、前言

兰新铁路第二双线DK1515+700～DK1557+255段由中铁二局第五工程有限公司施工。本段线路地处新疆维吾尔族自治区吐鲁番市鄯善县，东起七克台镇东，西至火车站镇，正线全长41.782km。线路所经过的地区属中温带干旱大陆性气候区，以气候干燥降雨量小，冰冻期长，昼夜温差变化较大，春、秋多风，夏季短促而炎热，最高气温可达60°C以上，地表温度接近70°C，冬季漫长且严寒为其主要特征。本段线路共有桥梁10座，全长5.331km。桥梁墩台共有291处，墩高主要有5m、10m两种，主要采用双柱式与板式结构。

兰新铁路为设计时速250km/h的客运专线铁路，要求全线混凝土结构不能出现结构裂纹。因此，在戈壁滩严重缺水、干燥和大温差的环境条件下，混凝土养护显得尤为重要。根据前期大量实验表明，在戈壁滩特殊地理、气候环境中，采取常规的洒水保湿养护手段无法保证养护效果。传统的洒水保湿养护指覆盖砂、麻袋、土工布等洒水保湿，该方法简单易行，应用极为广泛，缺点是每天消耗大量的水和劳动力，尤其是在新疆戈壁滩上，水分蒸发极为迅速，很容易造成混凝土干湿循环，使混凝土产生裂纹，难以保证混凝土质量。

2、技术原理

DK1515+700～DK1557+255段桥涵工程主体混凝土配合比主要采用C40高性能混凝土，根据规范要求保湿养护至少21天，常规的洒水养护即土工布包裹后洒水保湿，但由于环境干燥、蒸发迅速，因此必须24小时不间断的供水，而戈壁滩地质缺水严重，必须采用水车长距离拉水才能保证水的供应，因此采用常规的洒水保湿养护无论是经济上还是节能减排上均不科学、不合理。

因此，在戈壁滩这种极端的气候条件下，为了达到混凝土不开裂，同时即经济又具有节能减排的效果，在施工前，通过大量的实验，如采用土工布包裹+洒水养护的方法，由于戈壁滩夏季蒸发极为迅速，土工布淋湿后不到20分钟又被蒸发干了，这种常规的方法不仅对水资源浪费极大，且没有达到保湿的效果，极易造成混凝土干湿循环而产生裂纹，因此不适合在戈壁滩上使用。通过反复实验、研究，最后确定的高分子养护膜+土工布+篷布+遮阳网的包裹养护法，即在混凝土结构拆模后，立即将混凝土结构洒水湿润，然后包裹高分子养护膜+土工布+篷布+遮阳网，在不洒水的情况下能保湿至少14天以上。包裹的土工布具有保温作用，防止昼夜温差过大使混凝土开裂；最后一层包裹的篷布则是为了防止大风将养护膜及土工布吹散，以保证养护效果；遮阳网是在夏季高温天气使用，防止太阳暴晒混凝土结构，降低结构物表面温度，控制水分蒸发。

高分子养护膜分底膜与面膜两层，面膜为白色透光塑料薄膜，底膜为超薄带眼孔塑料薄膜，其上面吸附着颗粒状的高分子核心材料具有吸水缓释作用。使用时先将混凝土表面洒水湿润，然后将养护膜覆盖密贴混凝土表面，养护期间不再浇水。高分子核心材料具有吸水速度快、吸水倍率高、降解完全等特点。在养护过程中面膜阻断了混凝土与外界水分的交换，高分子核心材料经饱和吸水后透过底膜眼孔源源不断地向混凝土内部渗透，即保持混凝土表面湿润，又提供水泥水化的水分。

3、施工工艺

3.1 总体施工工艺

墩台采用整体组合钢模板一次或分次立模，一次或分次浇筑成型；墩身模板采用厂制定型大块钢模。钢筋集中下料、现场绑扎、焊接，高性能混凝土在拌合站集中拌制，砼输送车运送，泵送入模，高频式振捣灌注；混凝土浇筑完成后，带模养护至容许强度后拆模，变拆模边洒水湿润墩台混凝土，然后立即包裹高分子养护膜并压紧使养护膜密贴混凝土表面，不得留空隙；之后包裹土工无纺布与篷布，并用钢带捆紧，防止大风影响养护效果，最后根据天气情况搭设遮阳网，以防止太阳暴晒。

3.2 施工工艺流程

3.3 桥墩养护工艺

3.3.1 ≤5m的桥墩养护方案

1、模型拆除

墩柱浇筑砼时，在墩身内埋设测温探头，在距模型边缘15cm和墩身中心各埋设一点，分别监控砼表面温度和砼内部温度，具体埋设方式见图5，砼浇筑完成后，根据测温记录，内外温差不超过25℃时方可拆模，墩柱模型应拆除及时，避免砼长时间暴露在空气中。

2、墩身包裹养护

采用高分子养护膜+土工布+篷布+遮阳网进行墩身混凝土包裹养护。墩身混凝土拆模后，立即洒水湿润混凝土，之后快速进行高分子养护膜的包裹，养护膜必须密贴混凝土表面并使高分子材料充分吸水；养护膜外再使用土工布包裹，防止昼夜温差过大而造成混凝土开裂，墩身最外层则包裹篷布，防止大风将养护膜吹散，最外层则搭设遮阳网，防止太阳暴晒混凝土。由于位于百里风区，所有养护材料均采用尼龙绳或钢带绑扎严密，确保大风不影响养护效果。

养护时间：墩身带模养护1天、包裹养护56天。

3.3.2 高墩养护方案

1、墩身模型拆除

墩柱浇筑砼时，在墩身内埋设测温探头，在距模型边缘15cm和墩身中心各埋设一点，分别监控砼表面温度和砼内部温度，具体埋设方式见下图，砼浇筑完成后，根据测温记录，内外温差不超过25℃时方可拆模，墩柱模型应拆除及时，避免砼长时间暴露在空气中。

2、养护膜包裹

养护膜包裹时，在墩身上先贴双面胶，双面胶竖向间隔50cm，横向间隔50cm，横向双面胶与竖向双面胶相交位置断开并预留至少2cm空隙。养护膜由下至上逐圈包裹，每层搭接不少于10cm，每层养护膜包裹完成后，外面用封口胶20cm间距横向封牢固。养护膜由两层薄膜和内嵌一层高分子材料构成，每层养护膜包裹完成后，由工人使用水瓶逐一加水润湿，确保高分子材料含水饱和。具体养护工艺见下图。

3、复合土工布覆盖

为加强砼保湿保温和抗风，待墩柱养护膜包裹完成后，再覆盖一层合成复合土工布，土工布先用绳子捆扎牢实，待墩柱覆盖完土工布后，直线段再外加φ16钢筋水平向每间隔1m一道固定土工布,曲线段用铁丝连接。在墩柱迎风一侧，用安全网网住土工布，加强养护体系的整体抗风能力。

4、取得的经验及施工中采取的措施

1、温度应力控制

根据施工所处环境高温、高温差、大风的特点，为防止混凝土由于温度应力过大而引起结构物开裂，墩身混凝土施工前，通过水化热计算，模拟混凝土浇筑后各龄期的最高温度，通过计算得出理论最大温差与该温差下混凝土的温度应力，分析混凝土是否会开裂，从而采用相应措施，如优化配合比，降低水泥用量等，防止开裂。

2、早期养护

混凝土的早期养护很重要，尤其是在新疆极为干燥的气候条件下，其主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果：一是使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩；二是使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而目直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。

5、技术经济指标

5.1经济效益

采用高分子养护膜+土工布+篷布+遮阳网进行墩身混凝土养护，与常规的养护相比较，很好的控制了混凝土的开裂，使用了更少的水资源与人力资源。

通过新工艺直接创造收益1324476万元，取得了良好的经济效益。

5.2 社会效益

墩身采用高分子养护膜+土工布+篷布+遮阳网的养护工艺，极大减少了对水资源的利用，对戈壁滩上水资源的保护起到了重要作用，同时包裹材料可反复利用，减少了施工材料对环境的破坏等。

6、结束语

兰新铁路第二双线DK1515+700～DK1557+255段建设项目采用高分子养护膜+土工布+篷布+遮阳网的养护工艺，解决了该项目因干旱、高温、缺水和大风造成的混凝土养护难题，使混凝土质量得到了保证，同时在一定程度上节约了施工用水数量以及使用水车拉水的燃料消耗，对戈壁滩上的环境保具有一定的参考和应用价值。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。