水工混凝土养护方法选择.pdf

设计 施 工 水利规划与设计 2 0 1 5年第5期 DOI ：1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 2 - 2 4 6 9 2 0 1 5 0 5 0 3 4 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 2 2 3 6 0 0 ) 摘要 ：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。 关键词 ：水工混凝土 ；养护方法 ；保温 ；保湿 中图分 类号 ：T V 4 3 文献标识 码 ：A 文章编号 ：1 6 7 2 2 4 6 9 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 1 l 1 0 3 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 59 e ra，施工 中一般 是在塑性混凝土浇筑完毕 61 8 h内即开始洒水养 护 ；但低塑性混凝土坍落度为 14 e 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 2 4 h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 。 作者简介 ：任建中( 1 9 7 2年一 ) ，男 ，工程 师。 2 0 1 5 年第 5 期 水利规划与设计 设 计 施工 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 8 8 ，一层 草袋保 温后为 6 0 ，两层 草 袋保温为 4 5 ，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 23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 O C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 一1 5 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 ； 1 1 2 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 一1 5一l 0 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 4 h一 次，测温时 以距 设 计施 工 水利规划与设计 2 0 1 5年第 5 期 混 凝 土面 5 0 c m 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 1 5 c m，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 3 d内应加 密 观 测 温 度 变 化 ，测 温 频 率 为 内部混凝土 8 h观测一次 ，3 d后 宜 1 2 h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 2 86 0 d的 混 凝 土 强 度 低 4 5 6 0 ，抗 剪 强 度 即 使 是 轻 微 受 冻 混 凝 土 也 降 低 4 0 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 C。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 3 0 e m 。 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。 3 结 论 ( 1 ) 洒水养 护适合混凝 土 的早期养 护 ，为 防 止 干 缩 裂 缝 的 产 生 ，低 塑 性 混 凝 土 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 ； ( 2 ) 覆盖养护适合风沙大 ，不宜搭设暖棚 的仓 面 ，不适 用于 外形 坡面 、直 立面 、弧 形 结 构 ；覆盖 材料可是环境温度为单层或多层 ； ( 3 ) 蓄热养 护 适合 室 外 最 低 温度 不 低 于 一l 5 时 ，地 面 以 下 的 工 程 ，或 表 面 系 数 M 5的 结 构 。 蓄热养护与混凝土的浇筑、振捣应同时进行 ，以防 止表 面水 分蒸 发 ，减少 热量 失散 ； ( 4 ) 搭 棚养 护 适 合 于 有 防 风 、隔 热 、遮 阳需 要 的混凝土养 护或低温环 境下 ，日平均气温 一1 5 一 1 0 以上时的混凝土养护 ；为避免混凝 土受冻 ， 浇筑 大 面积 昆 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； ( 5 ) 养护 剂养 护适 合 难 以 用洒 水 养 护 及 难 以覆 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 ，施工中要避免出现漏刷 、漏 喷及不 均匀 涂刷 现象 ； ( 6) 水 工 混 凝 土 的 养 护 方 法 应 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 来选 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 。 参考文献 1 杨梦云荆江分蓄洪 区围堤 内护工程方案选择 J 水电能源科 学 ， 2 0 1 3 ， 3 1 ( 0 1 ) 2 杨梦云上荆江河段南五洲崩岸整治工程护岸形式选择 J 长 江科学院院报 ， 2 0 1 2 ， 2 9 ( 1 2 ) 3 吴月龙 ，陈海军 ， 李 旺林 搅拌桩 防渗墙法 的事故树 分析 J 南水北调与水利科技 ， 2 0 0 9， 7 ( 0 1 ) 4杨梦云基于事故树分析法的重 大险情溃 口事故 防范分析 J 水 电能源科学 ， 2 0 1 2 ， 3 0 ( 1 2 ) 5 三峡水利枢纽混凝 土工程 温度控制研究 编辑委员会 ，三峡水 利枢纽混凝土工程温度 控制研 究 M 北京 ： 中国水利 电力 出 版社 ， 2 0 0 1 6J G J T 1 0 4 2 0 1 1 建筑工程冬期施工规程 S 7赵颖 ，华南 ， 李 寅冬期施 工高性 能混凝土裂缝 及施工 缺陷 的 控制 J 混凝土 ， 2 0 1 1 ( 0 2 ) 8 D L T 5 1 4 4 2 0 0 1 水工混凝土施工规范 s 9 李东升水 工混凝 土冬季施 工的几个问题 J 水利水 电技术 ， 1 9 9 3( 1 2) 1 0 胡永桢 ，王玉梅 水 工混凝 土养护 方法检 验与应 用研究 J 水利水电科技进展 ， 2 0 0 3， 2 3 ( 0 6 ) 1 1 3