水工混凝土养护方法选择

2015-04-07任建中王兴甫

水利规划与设计 2015年5期

关键词：暖棚水工保温

任建中，王兴甫

（江苏省沭阳县水务局，江苏沭阳223600）

水工混凝土养护方法选择

任建中，王兴甫

（江苏省沭阳县水务局，江苏沭阳223600）

混凝土养护是实现混凝土设计性能的重要基础工作之一，为确保这一目标的实现，从水工建筑物的特点、养护方法的适应性、养护中的常见问题及注意事项等方面对水工混凝土养护方法的选择进行了论述，认为混凝土养护宜根据根据现场条件、环境的温度与湿度、结构部位、构件或制品情况、原材料情况以及对混凝土性能的要求等因素，结合热工计算的结果，选择一种或多种合理的养护方法，满足混凝土的温控与湿控要求。

水工混凝土；养护方法；保温；保湿

1 引言

水利水电工程施工中，参建各方侧重于方案的比选、工程质量问题与安全事故的防范，混凝土是土木工程中常用的建筑材料，混凝土养护则是混凝土设计性能实现的重要基础，也是影响工程质量与结构安全的关键因素之一，但水工混凝土经常或周期性受环境水作用，除具有大体积、高强度等特点外，设计与施工中，还要根据工程部位、技术要求和环境条件，优先选用中热硅酸盐水泥，在满足水工建筑物的稳定、承压、耐磨、抗渗、抗冲、抗冻、抗裂、抗侵蚀等特殊要求的同时，降低混凝土发热量，减少温度裂缝。鉴于水利水电工程施工及水工建筑物的这些特点，需根据水利工程的技术规范，采取专门的施工方法和措施，确保工程质量。混凝土浇筑成型后的养护对保证混凝土性能的实现有着特别重要的意义，本文拟就水工混凝土养护中的常见问题及相应的监控要点加以论述。

2 水工混凝土常用养护方法的选择及注意事项

2.1 自然养护

自然养护即传统的洒水养护，主要有喷雾养护和表面流水养护两种方法。二滩工程经验证明，混凝土流水养护，不但能降低混凝土表面温度，还能防止混凝土干裂。水利水电工程通常地处偏僻，供水、取水不便，成本也较高，水工建筑物一般具有或壁薄、或大体积、或外形坡面与直立面多、表面积大，水分极易蒸发等特点，喷雾养护和表面流水养护在实际应用中，很难保证养护期内始终使混凝土表面保持湿润状态，难以达到养护要求，一般适用于用水方便的地区及便于洒水养护的部位，如闸室底板等。喷雾养护时，应使水呈雾状，不可形成水流，亦不得直接以水雾加压于混凝土面；流水养护时要注意水的流速不可过大，混凝土面不得形成水流或冲刷现象，以免造成剥损。

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较少，并掺加较多的膨润土、粘土等材料，坍落度为5～9c m，施工中一般是在塑性混凝土浇筑完毕6～18h内即开始洒水养护；但低塑性混凝土坍落度为1～4c m，较塑性混凝土的养护有一定的区别，为防止干缩裂缝的产生，其养护是混凝土浇筑的紧后工作，即在浇筑完毕后立即喷雾养护，并及早开始洒水养护。

对大体积混凝土而言，要控制混凝土内部和表面及表面与外界温差即保持混凝土内外合适的温度梯度，不间断的24h养护至关重要，实际施工中很难满足洒水养护的次数，易造成夜间养护中断，根据以往的施工经验，在大体积混凝土养护过程中采用强制或不均匀的冷却降温措施不仅成本相对较高，管理不善易使大体积混凝土产生贯穿性裂缝，当施工条件适宜时，对如底板类的大体积混凝土也可选择蓄水养护。

2.2 覆盖养护

覆盖养护是混凝土最常用的保湿、保温养护方法，一般用塑料薄膜、麻袋、草袋等材料覆盖混凝土表面养护。但在风较大时覆盖材料不易固定，覆盖过程中也存在易破损和接缝不严密等问题，不适用于外形坡面、直立面、弧形结构。覆盖养护有时需和其他养护方法结合，如对风沙大，不宜搭设暖棚的仓面，可采用覆盖保温被下面布设暖气排管的办法。覆盖养护时，混凝土敞露的表面应以完好无破损的覆盖材料完全盖住混凝土表面，并予以固定妥当，保持覆盖材料如塑料薄膜内有凝结水。在保温方面，覆盖养护的效果也较明显，当气温骤降时，未进行保温的表面最大降温量与气温骤降的幅度之比为88%，一层草袋保温后为60%，两层草袋保温为45%，可见对结构进行适当的表面覆盖保温，减小混凝土与外界的热交换，对混凝土结构温控防裂是必要的。但对模板外和混凝土表面覆盖的保温层，不应采用潮湿状态的材料，也不应将保温材料直接铺盖在潮湿的混凝土表面，新浇混凝土表面应铺一层塑料薄膜，对混凝土结构的边及棱角部位的保温厚度应增大到面部位的2～3倍。选择覆盖材料时，不可使用包装过糖、盐或肥料的麻布袋，对有可溶性物质麻布袋应彻底清洗干净后方得做为养护用覆盖材料。

2.3 蓄热法与综合蓄热法养护

蓄热法是一种当混凝土浇筑后，利用原材料加热及水泥水化热的热量，通过适当保温延缓混凝土冷却，使混凝土冷却到0℃以前达到预期要求强度的施工方法。当室外最低温度不低于-15℃时，地面以下的工程，或表面系数M＜5的结构，应优先采用蓄热法养护。蓄热法具有方法简单，不需混凝土加热设备，节省能源，混凝土耐久性较高，质量好，费用较低等优点，但强度增长较慢，施工要有一套严密的措施和制度。

当采用蓄热法不能满足要求时，应选用综合蓄热法养护。综合蓄热法是在蓄热法的基础上利用高效能的保温围护结构，使混凝土加热拌制所获得的初始热量缓慢散失，并充分利用水泥水化热和掺用相应的外加剂（或进行短时加热）等综合措施，使混凝土温度在降至冰点前达到允许受冻临界强度或者承受荷载所需的强度。综合蓄热法分高、低蓄热法两种养护方式，高蓄热养护过程，主要以短期时加热为主，使混凝土在养护期间达到的受荷强度；低蓄热养护过程，则主要以使用早强水泥或掺用防冻外加剂等冷法为主，是使混凝土在一定的负温条件下不被冻坏，仍可继续硬化。水利水电工程多使用低蓄热养护方式。

与其他养护方法不同的是蓄热法养护与混凝土的浇筑、振捣是同时进行的，即随浇筑、随捣固、随覆盖，防止表面水分蒸发，减少热量失散；采用蓄热法养护时，应用不易吸潮的保温材料紧密覆盖模板或混凝土表面，迎风面宜增设挡风保温设施，形成不透风的围护层，细薄结构的棱角部分，应加强保温，结构上的孔洞应暂时封堵，当蓄热法不能满足强度增长的要求时，可选用蒸气加热、电流加热或暖棚保温等方法。

2.4 搭棚养护

搭棚养护分为防风棚养护和暖棚法养护。

混凝土在终凝前几乎没有强度或强度很小，或者混凝土刚刚终凝而强度很小时，受高温或较大风力的影响，混凝土表面失水过快，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急剧收缩，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身收缩，因此产生龟裂。风速对混凝土的水分蒸发有直接影响，不可忽视。在风沙较大的地区，当覆盖材料不易固定或不适合覆盖养护的部位，易搭防风棚养护，当阳光强烈、温度较高时还需有隔热遮阳的功能。

日平均气温-15～-10℃以上时，除可采用综合蓄热法外还可采用暖棚法。暖棚法养护是一种将被养护的混凝土构件或结构置于搭设的棚中，内部设置散热器、排管、电热器或火炉等加热棚内空气，使混凝土处于正温环境养护并保持混凝土表面湿润的方法。暖棚构造最内层为阻燃草帘防止发生火灾，中间为篷布，最外层为彩条布，主要作用是防风、防雨，各层保温材料之间的连接采用8#铅丝绑扎。搭设前要了解历年气候条件，进行抗风荷载计算；搭设时应注意在混凝土结构物与暖棚之间要留足够的空间，使暖空气流通；为降低搭设成本和节能，应注意减少暖棚体积；同时应围护严密、稳定、不透风；采用火炉作热源，要特别注意安全防火，应将烟或燃烧气体排至棚外，并应采取防止烟气中毒和防火措施。

暖棚法养护的基础是温度观测，即对暖棚内的温度、已浇筑混凝土内部温度、外部温度的取值、测温次数的频率、测温方法都有严格的规定。

暖棚内的测温频率为每4h一次，测温时以距混凝土面50㎝处的温度为准，取四边角和中心温度的平均数为暖棚内的气温值；已浇筑混凝土块体内部温度，用电阻式温度计或热偶等仪器观测或埋设孔深大于15㎝，孔内灌满液体介质的测温孔，用温度传感器或玻璃温度计测量。大体积混凝土应在浇筑后3d内应加密观测温度变化，测温频率为内部混凝土8h观测一次，3d后宜12h观测一次。外部混凝土每天应观测最高、最低温度，测温频率同内部混凝土；气温骤降和寒潮期间，应增加温度观测次数。

值得注意的是混凝土的养护并不仅仅局限于混凝土成型后的养护，低温环境下，混凝土浇筑后最容易发生的受冻部位主要表现在浇筑块顶面、四周、棱角和新混凝土与基岩或旧混凝土的结合面，即使受冻后做正常养护，其抗压强度仍比未受冻的正常温度下养护28～60d的混凝土强度低45～60%，抗剪强度即使是轻微受冻混凝土也降低40%左右。因此，浇筑大面积的混凝土时，在覆盖上层混凝土以前就应对底层混凝土进行保温养护，保证底层混凝土的温度不低于3℃。混凝土浇筑完毕后，外露表面应及时保温。尤其是新老混凝土接合处和边角处应做好保温，保温层厚度应是其他保温层厚度的2倍，保温层搭接长度不应小于30㎝。

2.5 养护剂养护

养护剂养护就是将水泥混凝土养护剂喷洒或涂刷于混凝土表面，在混凝土表面形成一层连续的不透水的密闭养护薄膜的乳液或高分子溶液。当这种乳液或高分子溶液挥发时，迅速在混凝土体的表面结成一层不透水膜，将混凝土中大部分水化热及蒸发水积蓄下来进行自养，由于膜的有效期比较长，使混凝土得到良好的养护。喷刷作业时应注意在混凝土无表面水，用手指轻擦过表面无水迹时方可喷刷养护剂。使用模板的部位在拆模后立即实施喷刷养护作业，喷刷过早会腐蚀混凝土表面，过迟则混凝土水分蒸发，影响养护效果。养护剂的选择、使用方法和涂刷时间应按产品说明并通过试验确定，混凝土表面不得使用有色养护剂。养护剂养护对难以用洒水养护及覆盖养护的部位如高空建筑物、闸室顶部及干旱缺水地区的混凝土结构比较适用，但对施工要求较高，避免出现漏刷、漏喷及不均匀涂刷现象。