[科普中國]-覆膜養(yǎng)護(hù)

簡介

當(dāng)今我國混凝土建筑發(fā)展尤為迅速，從新材料、新技術(shù)的研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用，到實體建筑的建造，都取得驚人的成就。而混凝土工程的建造環(huán)節(jié)中澆筑養(yǎng)護(hù)是重中之重。通常在建筑施工現(xiàn)場，主體結(jié)構(gòu)的混凝土樓板、樓梯等部位在澆筑完畢后要進(jìn)行抹壓、養(yǎng)護(hù)，現(xiàn)在比較常用的養(yǎng)護(hù)方法是在混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上進(jìn)行覆膜。即在混凝土初凝之后終凝之前，人工進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)薄膜的鋪貼，使混凝土養(yǎng)護(hù)薄膜和混凝土表面緊密結(jié)合，促進(jìn)混凝土的水化效應(yīng)，在混凝土養(yǎng)護(hù)過程中起到防裂保濕的顯著作用。這種傳統(tǒng)的覆膜方法操作時需要多名工人同時進(jìn)行，而且要通過控制使混凝土養(yǎng)護(hù)薄膜和混凝土緊密貼合，沒有氣泡，鋪貼混凝土養(yǎng)護(hù)薄膜占用時間比較長。

研究背景混凝土性能主要由混凝土組分，混凝土配制和混凝土養(yǎng)護(hù)等因素所決定。在原材料、配合比和施工工藝一定的情況下，混凝土的養(yǎng)護(hù)，特別是早期的養(yǎng)護(hù)方式，養(yǎng)護(hù)溫度，養(yǎng)護(hù)濕度，養(yǎng)護(hù)時間等的控制，對混凝土水化硬化程度、強度發(fā)展、耐久性能等均有著重要影響，尤其是對混凝土表層的影響效果更為顯著?；炷恋酿B(yǎng)護(hù)研究是一個多因素影響的綜合性問題。首先，混凝土養(yǎng)護(hù)從根本方式上分為內(nèi)養(yǎng)護(hù)和外養(yǎng)護(hù)。內(nèi)養(yǎng)護(hù)是從混凝土內(nèi)部出發(fā)，通過添加保水或供水顆粒，使混凝土內(nèi)部濕度始終維持在一定水平，保證水泥系統(tǒng)在后期充分水化，為強度的發(fā)展提供充足供水；外養(yǎng)護(hù)即通常所說的表面養(yǎng)護(hù)。其次，混凝土的養(yǎng)護(hù)方法多種多樣，就混凝土表面保持濕度的方法主要有三種：

① 在混凝土早期硬化階段保持水分的方法包括浸泡、采用浸濕的覆蓋物和噴霧或噴淋，這種方法首先可以為混凝土表面提供水分，保持濕度，其次可以在高溫天通過蒸發(fā)來降低溫度；

② 降低混凝土表面拌合水損失量，通常采用塑料薄片（薄膜）覆蓋混凝土表面或者運用薄膜養(yǎng)護(hù)劑來實現(xiàn)；

③ 通過補充水分的方法來增加濕度并加速硬化混凝土強度發(fā)展。通常采用對混凝土表面進(jìn)行灑水的方式進(jìn)行。1

混凝土常用養(yǎng)護(hù)方式適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)需要充分的濕度和適當(dāng)?shù)臏囟?。即環(huán)境相對濕度在 90%以上，在既有利于混凝土早期強度的形成又有利于后期強度穩(wěn)定增長的溫度下進(jìn)行的養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)過程主要控制濕度、溫度、養(yǎng)護(hù)時間，它們對混凝土的性能有重大的影響。一般來講根據(jù)溫濕度的不同，常用的混凝土養(yǎng)護(hù)方式分三種:即標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、自然養(yǎng)護(hù)、加溫快速養(yǎng)護(hù)等，而在工程中最普遍使用的還是自然養(yǎng)護(hù)方法，在研究早期養(yǎng)護(hù)對混凝土的性能影響中，應(yīng)該對自然養(yǎng)護(hù)條件對混凝土性能的影響情況進(jìn)行研究。

不同養(yǎng)護(hù)方法的對比①拆模前的養(yǎng)護(hù)對砂漿28d抗壓強度影響顯著：拆模前覆膜養(yǎng)護(hù)的摻10%粉煤灰砂漿28d抗壓強度能達(dá)到42MPa以上，略大于無摻合料砂漿的抗壓強度；隨著磨細(xì)礦渣和粉煤灰摻量的增加，拆模前覆膜養(yǎng)護(hù)對抗壓強度的影響更加顯著，摻50%粉煤灰砂漿28d抗壓強度比3d抗壓強度大200%以上。

②早期濕熱養(yǎng)護(hù)下的砂漿收縮對環(huán)境濕度和溫度十分敏感。隨著濕度的增加，砂漿收縮減小。溫度20℃，相對濕度90%以上的砂漿收縮比相對濕度70%的砂漿收縮減少80%以上；溫度50℃，相對濕度90%以上的砂漿出現(xiàn)膨脹。

③拆模前的養(yǎng)護(hù)方式對拆模后水養(yǎng)的混凝土強度影響不顯著，對拆模后室內(nèi)空氣養(yǎng)護(hù)的混凝土強度影響顯著，對C30混凝土比對C60混凝土強度影響顯著；拆模后水養(yǎng)能使混凝土表層微裂縫和缺陷進(jìn)行自修復(fù)，從而提高強度。

④混凝土表面吸水率和吸水速率基本滿足拆模前風(fēng)吹養(yǎng)護(hù)>室內(nèi)養(yǎng)護(hù)>覆膜養(yǎng)護(hù)；拆模后水養(yǎng)的混凝土表面吸水率和吸水速率顯著小于拆模后室內(nèi)養(yǎng)護(hù)的混凝土；混凝土吸水速率變化集中在前5min，后期趨于穩(wěn)定。

⑤對于混凝土耐久性，拆模前的養(yǎng)護(hù)方式對拆模后室內(nèi)養(yǎng)護(hù)的混凝土影響顯著，對拆模后水養(yǎng)護(hù)的混凝土影響不顯著；拆模前的養(yǎng)護(hù)方式對C30混凝土影響顯著，對C60混凝土影響不顯著，并且拆模前覆膜養(yǎng)護(hù)的混凝土耐久性最好，拆模前風(fēng)吹養(yǎng)護(hù)的混凝土耐久性最差。

⑥隨著水灰比的增大，細(xì)石混凝土收縮增大，摻粉煤灰和磨細(xì)礦渣的細(xì)石混凝土比無摻合料混凝土收縮小，特別是對后期平衡收縮有明顯作用；環(huán)境溫度越低收縮越小，環(huán)境濕度越大，收縮越小，并且濕度對收縮的影響比溫度顯著。

⑦混凝土的表面性能取決于表面孔隙與裂縫的綜合反映。C30混凝土表面孔隙率大于裂縫率，C60混凝土表面裂縫率大于表面孔隙率。拆模前覆膜養(yǎng)護(hù)能顯著改善混凝土表面裂縫在內(nèi)部的擴(kuò)展。拆模前的養(yǎng)護(hù)方式顯著影響水泥表層與內(nèi)部水泥水化程度。拆模前覆膜養(yǎng)護(hù)最利于混凝土表層與內(nèi)部水泥水化發(fā)展，拆模前風(fēng)吹養(yǎng)護(hù)不利于混凝土表層水泥水化的發(fā)展，拆模前高溫養(yǎng)護(hù)不利于混凝土內(nèi)部水泥水化的發(fā)展。1

橋梁墩臺混凝土養(yǎng)護(hù)面臨的困境養(yǎng)護(hù)困難橋梁墩臺是具有一定高度的豎向結(jié)構(gòu)物，目前，一般低矮橋墩采用整體鋼模一次性澆筑，低矮橋墩養(yǎng)護(hù)相對容易。高墩多采用翻模施工，高墩養(yǎng)護(hù)相對困難。當(dāng)采用噴灑養(yǎng)護(hù)液進(jìn)行養(yǎng)護(hù)時，用涂抹或噴霧器噴灑方式，可在混凝土表面快速形成一層封閉膜，使混凝土與外界空氣隔離，起到防止水分蒸發(fā)，保證混凝土自身水分滿足水泥完全水化的作用。養(yǎng)護(hù)劑使用方便、養(yǎng)護(hù)效果好。但因其具有 PH 值高達(dá) 12～14（強堿性需做好安全防護(hù)），并且養(yǎng)護(hù)劑成分中多含有氯化物、硫酸鹽等有害物質(zhì)對環(huán)境負(fù)面影響等原因，養(yǎng)護(hù)液技術(shù)普及率較低、銷量少、成本仍相對偏高。

當(dāng)采用直接灑水養(yǎng)護(hù)方法時，需長期（一般 7～14 天）保留腳手架或折返式坡道，占用大量施工器材，導(dǎo)致施工器材周轉(zhuǎn)利用率較低；養(yǎng)護(hù)人員每天需數(shù)次攀爬至墩頂，對墩身和墩頂進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，工作量大；用水直接噴灑墩身和墩頂托盤，在陽光、高溫和風(fēng)作用下，水分蒸發(fā)較快，要保證養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，每天必須反復(fù)多次灑水養(yǎng)護(hù)；低橋墩借助灑水車的壓力直接向橋墩噴灑實施養(yǎng)護(hù)，但噴灑反彈率高；高墩用潛水泵將水送至墩頂，噴灑時又受墩頂托盤（墩帽尺寸往往大于墩頂墩身）影響，水不能全部被噴灑在墩身上，造成部分能耗和水資源的浪費；當(dāng)采用附膜（塑料布包裹）保濕養(yǎng)護(hù)法時，即用塑料布將橋墩包裹起來，防止混凝土水分蒸發(fā)，利用自身水分提供混凝土水化需要，從而達(dá)到養(yǎng)護(hù)效果。但在具體實施中，常出現(xiàn)包裹不及時、包裹不嚴(yán)、固定不牢、大風(fēng)吹破失效、高墩操作困難等現(xiàn)象，中斷或放棄正常養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致橋墩的養(yǎng)護(hù)效果較差，甚至出現(xiàn)混凝土遜強、開裂等，直接影響混凝土的使用壽命。

養(yǎng)護(hù)質(zhì)量控制困難橋墩越高養(yǎng)護(hù)難度越大，面對橋梁墩養(yǎng)護(hù)操作的實際困難，施工人員往往養(yǎng)護(hù)作業(yè)不及時、不到位，質(zhì)量監(jiān)控部門也無法做到嚴(yán)格的過程控制，導(dǎo)致墩臺的最終質(zhì)量下降。也有人曾提出提高混凝土配合比強度的方法來保證混凝土最終強度滿足設(shè)計要求的做法，但勢必提高整個墩身的混凝土強度，從而加大施工成本；同時混凝土強度越高，養(yǎng)護(hù)不到位時表面越容易出現(xiàn)開裂，混凝土的抗?jié)B性仍無法得到保障。2

覆膜補水養(yǎng)護(hù)方法在充分分析橋梁墩臺（特別是高墩）養(yǎng)護(hù)作業(yè)面臨的實際困難、質(zhì)量與成本矛盾的基礎(chǔ)上，經(jīng)反復(fù)研究、試驗，開發(fā)了一種“氣壓式高墩上水養(yǎng)護(hù)裝置”和養(yǎng)護(hù)方法。該方法是以覆膜包裹橋墩防止水分蒸發(fā)，隨時向覆膜內(nèi)補水保持混凝土濕潤為手段的覆膜+補水養(yǎng)護(hù)法，其關(guān)鍵技術(shù)是嚴(yán)密包裹和氣壓上水裝置。

氣壓式高橋墩養(yǎng)護(hù)上水器的組成氣壓式高墩養(yǎng)護(hù)上水器由墩下耐壓蓄水罐、水位顯示器、壓力表、進(jìn)水控制閥、出水控制閥、進(jìn)氣控制閥、自動排氣減壓閥、上水管路、墩頂環(huán)狀噴水管、墩頂儲水桶及墩頂儲水桶補水管、上水管逆止閥等組成。見圖。為了控制噴水方向性，在環(huán)向噴淋管上加裝了導(dǎo)向膠條，水被環(huán)向噴灑在墩身上，并沿著墩身向下流淌，達(dá)到濕潤墩身、防止浪費的目的。

加壓上水裝置的基本原理加壓送水：向耐壓儲水罐內(nèi)加入一定的空氣壓力，利用氣體壓力將水推送至墩頂；

墩身噴淋：利用墩頂環(huán)狀噴水管，將具有一定壓力的水直接向墩身噴灑，實施墩身灑水噴淋養(yǎng)護(hù)；

墩頂養(yǎng)護(hù)：在墩身噴淋養(yǎng)護(hù)的同時，也將水送至墩頂蓄水桶內(nèi)，經(jīng)桶底微小孔緩慢滲漏，實施墩帽養(yǎng)護(hù)；

緩慢補水：利用墩頂?shù)男钏皟Υ娴乃?，在勢能的作用下緩慢釋放，延長墩帽和墩身的養(yǎng)護(hù)時間，減少每天的養(yǎng)護(hù)工作量。

覆膜保養(yǎng)一般橋墩混凝土澆筑完成拆除模板后，立即自上而下用塑料布螺旋形嚴(yán)密包裹橋墩（保證補水時水不會從接縫處流出），重疊寬度 50mm 以上；每 10～15m 高度布置一道環(huán)向噴淋管，墩頂布置蓄水桶并接通補水管道。并用繩索對覆膜（塑料布）進(jìn)行必要的防風(fēng)保護(hù)。將耐壓蓄水罐置于地面，接通上水管路，利用高壓氣筒向蓄水罐加壓，當(dāng)壓力水頭（1kg/cm 壓力相當(dāng)于 10m 壓力水頭）大于墩高時，即可打開出水閥向墩頂送水實施養(yǎng)護(hù)，直至墩頂蓄水桶水滿溢出后，關(guān)閉出水控制閥和上水管逆止閥，養(yǎng)護(hù)工作結(jié)束?？蓪⒛蛪盒钏抟浦亮硪粯蚨諏嵤B(yǎng)護(hù)。當(dāng)遇到采用翻模施工的高墩時，每次拆除模板后，及時安裝環(huán)向噴淋管和噴水導(dǎo)向膠條（或向上移動噴淋管）實施墩身噴淋灑水養(yǎng)護(hù)。當(dāng)混凝土外露面高度達(dá)到 10～15m 時，用塑料布向下螺旋形嚴(yán)密包裹墩身，并處理好上下包裹層的借口（重疊部分下壓上），用繩索防風(fēng)固定。直至橋墩封頂時，安裝墩頂蓄水桶，接通養(yǎng)護(hù)管路系統(tǒng)，實施正常養(yǎng)護(hù)。2

相關(guān)規(guī)定國內(nèi)對混凝土的養(yǎng)護(hù)操作基本上以實踐經(jīng)驗為指導(dǎo)。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中還沒有專門的關(guān)于混凝土養(yǎng)護(hù)的操作規(guī)程可供參考，只是在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB50204—2002)對混凝土養(yǎng)護(hù)措施作了如下的規(guī)定:

①應(yīng)在混凝土澆筑后的12小時以內(nèi)對混凝土加以覆蓋并保濕養(yǎng)護(hù)；

②混凝土灑水養(yǎng)護(hù)時間:對于用普通硅酸鹽水泥、硅酸鹽水泥或礦渣水泥拌制的混凝土，不得少于7天，對于摻緩凝劑型外加劑或有抗?jié)B要求的混凝土不得少于14天；

③灑水次數(shù)應(yīng)能保持混凝土處于濕潤狀態(tài)，混凝土養(yǎng)護(hù)用水應(yīng)與拌合水相同；

④采用塑料膜覆蓋的混凝土，其外露的全部表面應(yīng)嚴(yán)密覆蓋，并應(yīng)保持塑料膜內(nèi)有凝結(jié)水。1