刍议水工混凝土的养护机理与施工监控要点

潘远友，郭晓军，徐 阳

（1.驻马店水利工程局，河南 驻马店 463000；2.河南金鼎建设管理有限公司，河南 驻马店 463000）

刍议水工混凝土的养护机理与施工监控要点

潘远友1，郭晓军2，徐 阳2

（1.驻马店水利工程局，河南 驻马店 463000；2.河南金鼎建设管理有限公司，河南 驻马店 463000）

通过对水工混凝土养护机理的研究，阐述了混凝土温度应力对混凝土工程的危害，提出通过“大养护”措施改善混凝土温度应力，提高混凝土质量的方法，并论述了混凝土温度控制措施在水利水电工程施工中的应用及监控要点。

混凝土养护；温控措施；监控要点

0 引 言

传统的水工混凝土养护，一般为自然养护。自然养护是指混凝土浇筑后，在平均气温高于 5℃ 的条件下，在一定时间内使混凝土保持湿润状态，以使水泥的水化作用进行完全反应，防止混凝土水份过早蒸发而产生较大的收缩变形，出现干缩裂缝，自然养护要求混凝土浇筑后 12～18 h 以内覆盖洒水养护(火山灰质水泥及矿渣水泥养护不少于 21 d，普通硅酸盐水泥养护不少于 14 d，在干燥、炎热气候条件下，应延长养护时间不少于 28 d)，干硬性混凝土在浇筑后立即开始养护。

1 混凝土的养护机理

本文所指的水工混凝土的养护机理系指“大养护”观点。根据“大养护”观点，对于混凝土工程，特别是大体积水工混凝土结构，由于体积大，水泥用量多，混凝土浇筑时间集中，水泥水化热不易散发，易产生较大的温差，由此产生的温度应力导致微裂缝扩展，而微裂缝扩展到一定程度将造成有害裂缝，对水工结构极为不利。因此，对于水工混凝土工程的施工，除了认真做好自然养护，尚需做好夏季混凝土施工的防热降温和冬季混凝土施工的保温防冻，重视和搞好混凝土龄期内的温控，和严格控制混凝土的水化升温、延缓降温速率、减少混凝土收缩、提高混凝土的极限拉伸强度，防止混凝土因温差过大而发生裂缝。

众所周知，混凝土在硬化期间会放出大量的水化热，使混凝土内部温度升高。混凝土内部与表面产生温度差时，在混凝土表面出现拉应力。当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度时，就在混凝土表面发生温度裂缝。有关资料表明，水工混凝土表面裂缝多数发生在浇筑初期，而初期的表面温度骤降则是引起表面温度裂缝的主要外因。当日平均气温在 2 d～4 d 内连续下降 6℃～9℃ 时，龄期 28 d 以内的混凝土暴露面就可能产生裂缝。例如，据丹江口工程实测资料分析，表面裂缝大多发生在龄期 6 d～15 d 内。黄龙滩水库工程资料也表明混凝土龄期 6 d～20 d 内，遇到寒潮降温就易出现表面裂缝。桓仁和刘家峡工程位于寒冷地区，发现在秋末冬初第一、二次寒潮出现时混凝土发生裂缝，寒潮降温值一般在10℃ 左右。笔者履职的国家重点工程南水北调中线天津干线输水箱涵工程于 2010 年 11 月中旬初次寒潮出现时发生局部裂缝，寒潮降温值在 11℃～13℃。

混凝土表面出现温度裂缝，将影响水工建筑物的整体性和耐久性，且当裂缝继续发展时，还有可能造成建筑物的贯穿裂缝，引起严重的后果。因此，为保证建筑物的工程质量，增加水工混凝土结构的耐久性和抗腐蚀性，施工中必须树立“大养护”观点，除加强对混凝土浇筑初期的洒水覆盖或薄膜养生，保持足够的湿润养护时间外，还必须认真做好混凝土的保温防冻(冬季)和降温防热(夏季)工作，而对龄期内的混凝土采取有效的控制温差措施更为重要。

2 混凝土温度控制措施与监控要点

由于混凝土内部温度高，而外界气温低，在内外温度悬殊时，将形成过陡的温度梯度，使温度应力加大而导致混凝土表面开裂。这种情况，并不完全局限在冬季低温条件下。例如，笔者参加施工建成于 1996 年的南方某污水处理厂，于 1995 年 8 月遇到一场寒流袭击(降温值为 9℃)，高达 8 m的钢筋混凝土挡土墙出现温度裂缝；扩建于上个世纪 80 年代初期的薄山水库溢洪道工程，曾采用滑模浇筑闸室边墙(夏季施工，气温高达 25℃，实测混凝土闸室边墙内部温度为51℃)，由于未能加强初期的洒水养护和必要的温控措施，致使混凝土强度增加缓慢，并因内外温差较大而发生表面裂缝。之后，在浇筑闸墩时( 11 月 1 日，气温 14℃～25℃)为解决内外温差过大问题，采用 3 层草袋对混凝土表面进行保护，有效地控制内外温差(一般可减少温差 6℃～7℃)，虽然冬季施工，在 -10℃ 温度条件下(当时混凝土内部实测温度为50℃)，闸墩也均未发现裂缝。可见，在一般墩墙工程处于非严寒地区的情况下，对水工混凝土表面进行防裂保温控制，不仅是必要的，而且是可行的。

当然，上述方法仅适用于一般中小体积墩墙工程。而对于大体积的坝体混凝土工程来说，由于其散热时间较长，温度控制就复杂得多。例如，建成于 1944 年的美国方塔纳大坝，经过 30 多年的运行后，于 1980 年前后仍在左坝肩附近廊道中出现裂缝。经过调查研究，确认系坝体残余温度膨胀所造成。该坝系在二战时抢筑建成，混凝土浇筑强度高达82 000 m3/月～184 000 m3/月，水化热未及时消散就为新浇筑的混凝土所覆盖。这是大体积混凝土施工温度控制值得注意的一个重要方面。

随着我国水利水电建设规模的日益扩大，确立和重视推广混凝土的“大养护”理念势在必行。目前，我国在水工混凝土养护，特别是在温度控制措施上已取得了长足的进展，积累和掌握了丰富的实践经验与方法，为建设监理企业在履职过程中加大监管力度，提供了借鉴，主要有以下几个方面：

(1)降低混凝土水化热温升。主要方法是使用中低热水泥(如选用矿渣硅酸盐水泥)和减少单位水泥用量，如在混凝土中掺用粉煤灰及外加剂(木质素磺酸钙、糖密、OP 等)一般可减少水泥用量 10% 左右，并可减少水化热。大化、大黑汀等工程均采用这些措施，收到了良好的技术经济效果。此外，使用干硬性混凝土，采用调整骨料级配等措施，也能有效地降低混凝土的单位水泥用量。豫南地区某地方大型水库泄水闸工程，于 2008～2010 年施工期间，充分利用混凝土的后期强度，根据 GB 146—1990《粉煤灰混凝土应用技术规范》的规定，经设计方同意，采用 60 d 龄期强度代替 28 d 龄期强度，减少水泥用量，在降低水泥水化热和延缓降温速率方面均收到了满意的效果。

(2)采用预冷混凝土降低混凝土浇筑温度。如使用风冷骨料、水冷骨料和加冰或加冷水拌和相结合等措施，可有效地降低混凝土的出机口温度和混凝土浇筑温度。1982 年，在东江工程施工中使用了国内首座 3×1.5 m3预冷混凝土搅拌楼，采用料仓骨料风冷加片冰、冷水搅拌措施，保证了东江工程混凝土浇筑质量。长江三峡工程前期科技攻关中采用的“混合上料，二次筛分，连续风冷”的预冷工艺，通过 1 期、2 期工程的实践，均达到了理想的效果。

(3)防止混凝土温度回升。选择离工地最近的拌和站，加快混凝土的运输及浇筑速度，对混凝土输送泵管进行覆盖和洒水降温。采取“阶梯式”浇筑法加大散热面积，在浇筑仓喷雾降温，并对新浇混凝土及时用隔热材料遮盖。

(4)加快混凝土散热。采用薄块浇筑以增大自然散热面，并适当延长浇筑块之间的间歇时间，以增加表面散热效果；在混凝土内预埋冷却水管，通循环冷却水，进行散热降温，均能起到控制混凝土温度的效果。

(5)加强混凝土冬季施工的保温措施。在高寒地区浇筑混凝土，除采用保温模板外，拆除后的混凝土表面均需全部保温。一般多用稻草帘子、麻袋及一些新型保温材料等，同时应避免在夜间和气温骤降期间拆模，并应加强对冬季混凝土施工的检查。

3 结 语

混凝土养护的措施在不断改进，针对目前水工混凝土工程的环境污染影响，需要更加注意混凝土从化学反应、晶体结构等多方面来控制，提高混凝土本身的物理力学指标。如国家重点工程南水北调中线工程实施过程中在预防混凝土碱骨料反应方面(指混凝土中的碱与骨料中能与碱起反应的活性成分SiO2、白云石晶体等在混凝土硬化过程中吸水逐渐发生膨胀性化学反应，导致混凝土工程产生开裂破坏的现象)已经取得了成功经验，保证了工程建设的质量安全目标，这是我们的最终目的。希望业内更多的学者同仁共同来关注这项研究工作，提高混凝土养护机理理论水平，提出更多更好的水工混凝土养护措施和监控手段。

通讯地址：河南省驻马店市沿溪路69号。

TU712

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1007-4104(2014)03-0076-02

2013-12-05