自粘式保温保湿养护毯在某船闸中的养护效果

周子寒，于方，2*，吴彰彪，刘振亚，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，水工构造物耐久性技术交通行业重点实验室，广东 广州 510230）

0 引言

混凝土的养护对其质量的保证十分重要[1]。常规的养护种类多样，主要有喷涂养护液养护[2]、定期洒水养护[3]、悬挂土工布+定期浇水养护[4]及布设PVC管喷淋养护[5]等方式。但在实际工程中，墙体等大立面混凝土结构往往因为其结构特点很难做到充分的保温保湿养护。由于湿养护的不充分、不连续以及不能与保温方式同步进行等问题，导致墙体混凝土的表面水分散发快、混凝土温度下降快，从而带来混凝土碳化深度大、回弹强度偏低以及早期收缩裂缝等系列问题[6-7]。

针对上述现状，调研了国内外墙体等大立面混凝土的养护方式，结合墙体结构特点，对已有的兼具保温和保湿养护毯进行升级改造，制作了一种更适用于闸墙混凝土结构的保温保湿养护毯[8-11]。利用安徽某船闸工程的闸墙，研究了其对闸墙大立面混凝土的保温保湿效果。

依据普通养护工艺、保温保湿养护工艺下的混凝土温湿度监测数据，对比分析了两种养护工艺下混凝土的碳化深度、回弹强度和收缩开裂等情况。在系列研究的基础上，总结改进，提出了一种适用于大立面墙体结构的养护新工艺，以期解决大立面混凝土的养护难题，提升混凝土的品质。

1 材料

1.1 混凝土配合比及原材料

安徽某工程一期船闸工程闸墙采用的是C30大体积混凝土，混凝土配合比及原材料的主要性能见表1。

表1 混凝土配合比Table 1 concrete mix ratio

原材料检测结果：1）水泥：巢湖海螺水泥有限责任公司，P·O42.5水泥，比表面积328 m2/kg，3 d和28 d抗压强度分别为28.9 MPa和49.3 MPa。2）粉煤灰：皖能合肥发电有限公司F级II类粉煤灰，45 μm方孔筛筛余18.1%，烧失量2.9%，需水量比100%。3）砂：安徽淮南中砂，细度模数2.7，含泥量1.6%，泥块含量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）碎石比例为5∶5，含泥量0.4%，泥块含量0.1%，压碎值9.5%，针片状含量9.4%。5）减水剂：中交四航局广州南沙工程有限公司高明材料科技分公司高性能缓凝型外加剂，含固量11.4%，减水率27%（2%掺量）。6）水：饮用水。

1.2 保温保湿养护材料

制作了一种保温保湿养护毯，尺寸为宽×高×厚=2 m×6 m×0.015 m。混凝土保温保湿养护毯从外到内，依次为阻燃帆布、铝箔橡塑板、复合土工布和粘毡。其中，阻燃帆布具备优异的防火防水性能；铝箔橡塑板具备良好的保温性能，导热系数为0.034 W/（m·K）；复合土工布具备快速吸水性能及良好保湿性能；粘毡可保证养护毯与混凝土紧密贴合，且具备反复使用的功能。

保温保湿养护毯结构和布置示意图如图1所示。

图1 保温保湿养护毯结构和布置示意图Fig.1 Schematic diagram of the structure and layout of the thermal insulation and maintenance curing blanket

2 试验方法

首先，在空白闸墙和试验闸墙内侧分别埋设温度传感器，监测混凝土内部温度变化历程。闸墙温度传感器埋设示意图见图2，其中T1—T4分别表示闸墙中心温度、侧表面温度、下表面温度和环境温度。然后，将土工布和棉被铺设在空白闸墙上，将自粘式保温保湿养护毯铺设在试验闸墙上（闸墙普通养护和保温保湿养护做法见图3）；最后，在普通养护材料和空白闸墙结构之间、保温保湿养护毯和试验闸墙结构之间分别埋设一个湿度传感器，对比监测混凝土表面湿度的变化。

图2 闸墙温度传感器埋设示意图Fig.2 Schematic diagram of embedment of temperature sensor in lock wall

图3 闸墙普通养护和保温保湿养护Fig.3 Common curing method and thermal insulation and moisturizing curing method of lock wall

自粘式保温保湿养护毯的养护流程为：混凝土表面清理→用水润湿养护毯→通过金属扣将养护毯与墙体顶部钢筋固定→揭掉粘毡隔离纸→按压粘毡使其贴近混凝土表面→养护至指定龄期后取下养护毯。

3 试验结果与讨论

3.1 温度变化历程

选择一线船闸的9号南侧闸墙作为空白闸墙。该段闸墙于2022年1月9日19:00浇筑，2022年1月10日02:00浇筑完成，混凝土方量230 m3。浇筑完成后，模板外侧采用“棉被+防雨布”进行保温；3 d后拆模，拆模后混凝土立即采用土工布+棉被进行保温养护；混凝土浇筑体表面与大气温差不大于20℃时，拆除保温覆盖。混凝土浇筑后，对空白闸墙的中心和表面进行了温度监测，空白墙体各点位的温度监测结果见图4。

从图4中可见，空白闸墙混凝土最高温度41.4℃，出现在浇筑后28 h。2022年1月11—14日，连续4 d闸墙中心部位混凝土的降温速率分别为：4.0℃/d、5.5℃/d、5.8℃/d和4.3℃/d，平均降温速率为4.9℃/d。

图4 空白墙体混凝土的温度历程Fig.4 Temperature history of blank wall concrete

从混凝土表面温度的监测结果来看，在浇筑后108 h内，混凝土表面温度在波动中逐渐下降；在浇筑后108～192 h，混凝土的表面温度在波动中趋于相对稳定，混凝土的表面温度波动于5～20℃。经过现场查看发现，混凝土表面温度波动的原因主要在于土工布不能与混凝土面很好的贴合在一起，导致混凝土的表面温度随环境温度的变化而出现较明显的变化。

选择一线船闸的1号北侧闸墙作为试验闸墙。1号北侧闸墙混凝土于2022年1月12日21:30开始浇筑，2022年1月13日05:00完成浇筑，混凝土方量为250 m3。混凝土浇筑完成后，采用保温棉被+防雨布进行保温养护。3 d后拆模，拆模后在混凝土表面铺设保温保湿养护毯。混凝土浇筑体表面与大气温差不大于20℃时，拆除保温覆盖。混凝土浇筑后，对试验闸墙的中心和表面进行了温度监测，试验墙体的各点位温度监测结果如图5所示。

图5 试验墙体混凝土的温度历程Fig.5 Temperature history of test wall concrete

从图5中可见，试验闸墙中心部位在浇筑后45 h达到最高温度，温峰为37.1℃。浇筑后51 h，混凝土开始降温。侧表面混凝土覆盖保温保湿养护毯之后，侧表面温度逐渐增加，在110 h左右到达峰值，随后逐渐波动下降。整个下降过程中，侧表面温度均高于环境温度10℃以上。侧表面混凝土覆盖保温保湿养护毯之后48 h，混凝土侧表面温度高于中心温度。且自覆盖保温保湿养护毯后，中心部位连续4 d的降温速率分别为3.1℃/d、2.1℃/d、3.2℃/d和3.3℃/d，平均降温速率为2.9℃/d。因此，保温保湿养护毯的保温效果明显优于现有“土工布+棉被”的保温效果。

3.2 湿度变化历程

土工布与混凝土之间、保温毯与混凝土之间的湿度变化见图6。

图6 不同养护材料与混凝土之间的湿度Fig.6 Humidity between different curing materials and concrete

从图6中可见，土工布与混凝土之间的湿度处于较大的波动状态，波动于RH40%～RH100%，平均在RH70%；由于闸室为东西走向的坞式结构，闸室的空气流动大，空白墙体在拆模后，虽覆盖了土工布、保温棉被，但是土工布难以与混凝土面贴合紧密，导致土工布与混凝土面之间的湿度波动较大。

保温保湿养护毯与混凝土之间的湿度在浇筑完87 h以后，从养护前的RH50%逐渐升高至RH90%以上，并最终稳定在RH95%左右，且不因混凝土的温度升高和降低而有所变化。这说明覆盖养护毯之后，混凝土表面的湿度得到了很大的提高。因此，保温保湿养护毯的保湿效果明显优于现有“土工布+棉被”的保湿效果。

4 养护效果评价

养护至28 d，对空白闸墙和试验闸墙的碳化深度、回弹强度和开裂情况等性能进行检测，检测结果见表2。

表2 不同养护方式下混凝土的性能对比Table 2 Performance comparison of concrete under different curing methods

从表2中可知，养护28 d后，采用“土工布+保温棉被”养护的空白墙体碳化深度为2 mm，采用“保温保湿养护毯”养护的试验墙体，碳化深度为0。这是因为混凝土是一种固液气三相组成的非均质材料，混凝土的早期水化程度低，结构不够密实，二氧化碳极易侵入混凝土内部。当初期养护不足时，混凝土表层的微结构较为“疏松”，有利于二氧化碳的扩散[12]。采用保温保湿养护毯养护的墙体，由于“日”字形粘毡与混凝土紧密贴合在一起，减少了混凝土与粘毡之间水分的散发，从而大大减小了混凝土的碳化。

养护28 d后，采用“土工布+保温棉被”养护的空白墙体回弹强度为34.3 MPa，采用“保温保湿养护毯”养护的试验墙体，回弹强度为46.5 MPa。这是因为，一方面，因为养护毯良好的保温效果，提升了混凝土的断面温度，加速了胶凝材料的水化过程，从而使得混凝土强度提高；另一方面，养护毯良好的保湿效果，可为水泥基材料的水化提供充分的水化环境，也会提高混凝土的强度。

养护28 d后，采用“土工布+保温棉被”养护的空白墙体裂缝为1条，采用“保温保湿养护毯”养护的试验墙体，裂缝为0。这是因为，采用保温保湿养护毯，降低了混凝土的内表温差，减小了混凝土的温度应力；此外，因其具有良好的保温效果，混凝土的降温速率大大降低了，可以更好地利用混凝土的徐变，降低混凝土在降温阶段的拉应力。从而在一定程度上降低了混凝土的开裂风险。

综上，相比于传统的养护工艺，采用保温保湿养护工艺的大立面墙体结构，混凝土的碳化深度小、回弹强度高、开裂风险低，值得在工程中推广应用。

5 结语

1）与常规养护工艺相比，采用保温保湿养护毯进行混凝土的养护，可使混凝土的降温速率大大降低，有利于混凝土的温度裂缝控制；

2）保温保湿养护毯减小了养护材料与立面混凝土之间的缝隙，解决了湿养护不足的通病，可大幅度提高养护材料与混凝土面之间的湿度，保湿效果优良，有利于减少混凝土的干燥收缩；

3）采用该保温保湿养护毯的混凝土碳化深度大大降低、回弹强度较大提升、收缩裂缝大大减少，有利于提升混凝土的长期耐久性能；

4）保温保湿养护毯尤其适用于风速大、温差大以及不便进行经常洒水养护条件下大立面混凝土的保温和保湿养护，值得在工程中推广应用。