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水工混凝土養護方法檢驗與應用研究論文
摘要：為了使新澆混凝土及其外露面保持適當濕度，使混凝土具有良好的硬化條件，經反復試驗，生產了jd混凝土養護劑．鑒定與工程應用表明，養護劑養護方法能夠保證混凝土體水化反應，真正達到養護標準，較國內目前普遍采用的自然養護方法更具優越性．
關鍵詞：水工混凝土 混凝土養護 jd混凝土養護劑 自然養護
目前，國內混凝土養護普遍采用自然養護方法．筆者經多年對水利工程混凝土養護方法的實踐與調研，發現施工單位比較忽視混凝土的養護，灑水、覆蓋養護不能按規范要求及期限適時進行，且養護質量難以控制與管理，根本達不到自然養護要求的標準，不僅影響混凝土早期強度的增長，更重要的是由于混凝土表面水分急劇蒸發失散，造成混凝土表面干縮、龜裂、起毛，嚴重影響混凝土整體質量以及其他性能的發揮．已建水工混凝土建筑物運行后跟蹤考察證明，同標號、相同施工水平澆筑的混凝土，養護程度較好者混凝土表面色澤顯黑，觸摸光滑堅硬，養護程度差者表層起沙、脫皮，有較深裂紋，在有侵蝕性介質條件下運行兩三年混凝土構筑物表層就發生變酥、剝落現象，嚴重影響了混凝土的耐久性．混凝土養護至今仍然是混凝土構筑物成型工藝中的難點，研究探討混凝土養護方法及其實際效果，對提高水工混凝土的耐久性并節約用水有著十分重要的意義．
1水工混凝土養護方法研究與應用
1．1 養護方法
水工混凝土養護是混凝土生產中周期最長的工藝過程，養護時間視當地氣候條件及水泥品種而定，一般養護從混凝土澆筑完畢12～18 h開始，并持續21～28d．多采用灑水進行自然養護，還有噴涂薄膜養護和塑膜包裹養護方法，使混凝土表面保持濕潤，實現養護目的．
為了檢驗不同養護方法適應范圍及實際效果，筆者在甘肅景電二期延伸向民勤調水工程中進行了 現場實踐對比．該調水工程位于騰格里沙漠南緣，風沙天多，風速大，空氣干燥，氣候炎熱，沒有濕潤感，工程環境惡劣，全長99．04km渠線中有85 km鋼筋混凝土箱型渠穿越沙漠地段，還有渡槽、泄水建筑物等52座，混凝土量21．63萬m3，混凝土表面積80．14萬m2，養護任務相當大，預算養護用水6．4萬m3．這些水工建筑物的共同特點是壁薄，外形坡面與直立面多，表面積大，水分極易蒸發，施工水源遠而不便，水價昂貴（10～15元／m3），成型混凝土構筑物養護是本工程的難題．因此，質檢部門將混凝土養護作為重點控制環節．起初按慣例采用自然養護法，考慮到工程環境炎熱、氣候干燥，混凝土脫模后便開始養護工作．草簾遮蓋加灑水養護與無遮蓋灑水養護同時進行，養護時間21～28d，澆水次數根據氣候情況和覆蓋物的保濕能力決定，以保證混凝土有足夠的濕潤，固定專人養護．用混凝土回彈儀測定的數據表明，遮蓋加灑水養護的混凝土比無遮蓋灑水養護的強度增長更快，28 d強度回彈平均值前者高于設計10％以上，后者在設計值左右變動，細心觀察可見后者混凝土表面有不規則的干縮裂紋和起沙現象．分析其原因認為構筑物表面持水性差，又是線型施工現場，水源不便，養護質量易失控，達不到養護要求，嚴重影響到構筑物混凝土質量．此后又采用塑料膜覆蓋養護方法，試圖以不透水汽的塑料膜來保持混凝土中的水，滿足混凝土強度增長的需求，但實際中由于風大不易固定，覆蓋過程中存在膜破損和接縫不嚴密的問題．養護效果檢驗認為，這種方法存在較多的具體問題，不能滿足混凝土強度均勻的要求，保證率低． 為了改進混凝土養護方法，經調查先后引進美國、中國石家莊生產的混凝土養護劑，現場試驗從回彈測定強度值可見基本接近試驗室標準養護效果．但使用美國生產的養護劑價格較高（51元／kg）．為了能夠廣泛推廣應用，降低成本，筆者借鑒相關信息資料，反復試驗，優選了一種較為理想的配方，自己生產養護劑，價格降低了90％多（5．0元／kg）．與美國以及國內同類產品工程應用、試驗類比，自制的jd混凝土養護劑質量已達到國內同類產品水平．經甘肅省建材產品質量監督檢驗站、甘肅省建材研究中心試驗站等有關部門及專家鑒定，認為jd混凝土養護劑各項物理指標和相應的性能均達到同類產品的標準，其研制和使用填補了甘肅省水利水電工程建設中的一項空白．工程實踐與跟蹤檢驗結果表明，采用jd混凝土養護劑養護，能夠保證混凝土早期強度的增長以及各部位強度的均勻性，滿足混凝土養護質量要求和技術要求，不僅成功地解決了沙漠及水源不便地帶混凝土養護難的問題，而且普遍適宜水利工程混凝土養護，養護質量看得見摸得著，控制方便，技術可靠，操作簡便，節省勞力，經濟合理，消除了自然養護和塑料膜覆蓋養護方法難以管理、不能保證養護效果的缺陷，成為施工單位樂于使用的養護方法．
甘肅省景電二期延伸向民勤調水工程混凝土全面采用養護劑養護，共使用養護劑133t，噴涂面積80多萬m2，比灑水養護節約資金89．08萬元，甘肅省疏勒河大型水利工程和寧夏自治區揚黃扶貧“1236”工程中現澆混凝土構筑物養護也廣泛應用養護劑，沒有發生一次因混凝土養護造成的問題，效果很好．
1．2 混凝土養護劑的物理性能
各種混凝土養護劑的物理性能基本一樣，只是材料組成有所不同．jd混凝土養護劑為無色液體，無毒，無臭，不燃燒，透氣率低，常溫下混凝土面上成膜時間約20～30 min，有較好的成膜性和保水作用，成膜厚度0．058～0．086 mm，雖然成膜的抗拉強度和伸長率，比吹塑或聚乙烯塑料薄膜偏低，但用于水工混凝土21～28d養護期是完全可以滿足要求的．經景電二期工程試驗室試驗，該產品各項指標均達到標準，主要物理指標：固體含量不小于15％，cacl2析出率不大于6％，ph值8～9，最低成膜溫度6～8℃，貯存穩定性為3個月內無析出物（貯存溫度大于0℃），斷裂伸長率98％，涂刷用量4～6 kg／m2．
1．3 混凝土養護劑的養護機理
水工混凝土在硬化過程中，水泥完全水化需要的水量僅約為水泥量的22％～27％，多余的水量是為了滿足混凝土施工和易性的要求，因此如能保持住混凝土中未凝水分不散失，凝固過程中根本不需要養護．但實際施工時在自然環境中水分不斷蒸發散失，若不創造人工濕潤環境，如覆蓋、澆水等，保持混凝土中的水分，則難以保證水泥的水化反應，特別是在混凝土硬化的初期，保持適當的環境溫度和濕度對混凝土強度和其它性能的提高非常必要．采取混凝土養護劑養護就是在混凝土表面涂刷養護劑，隨著溶液的揮發迅速在混凝土體的表面結成一層不透水膜，將混凝土中大部分水化熱及蒸發水積蓄下來進行自養．由于膜的有效期比較長，使混凝土得到良好的養護，對提高水工混凝土的抗滲性、抗凍性及耐久性有著很重要的作用，從而保證了水工混凝土應有的質量．
1．4 應用混凝土養護劑的工藝要求
使用混凝土養護劑工藝非常簡單，一次涂刷即能管住整個混凝土養護期．作業方法可根據建筑外形狀況及施工情況選用噴涂或涂刷方法，將養護劑均勻地涂刷于混凝土表面，工程施工多采用人工涂刷作業來完成．
a．噴涂作業法采用農用噴霧器或油漆噴槍作為噴涂工具．使用前先用清水試噴，霧化正常后噴涂養護劑，噴槍距混凝土面20～50cm，并略有傾斜，調解壓力以0．4～0．6 mpa為宜，以免沖壞混凝土面．為保證噴出均勻的霧狀，噴涂運動速度也要均勻，一般從左到右、從上到下相互結合，防止漏噴，如出現不均勻現象，可在第一遍成膜后5～10 min內噴涂第二遍，以保證在混凝土表面形成封閉的養護膜．噴涂作業完成后，即用清水洗凈噴霧器，防噴孔堵塞，影響下次使用．
b．刷涂作業法采用油漆刷或涂料專用滾直接涂刷成膜．一般先水平涂刷第一遍，涂刷一定范圍5～10 min后再以垂直方向回涂第二遍，務必使涂層均勻成膜，自上而下逐漸擴大范圍，邊角或毛糙的部位要細致刷到，一定使混凝土構筑物表面全封閉．
c．噴刷作業時應注意在混凝土表面沒有浮水或泌水已蒸發，用手指按壓混凝土無痕跡時即可噴刷養護劑．使用模板的部位拆模后立即實施噴刷養護作業，噴刷過早會腐蝕混凝土表面，拖延過遲則混凝土水分蒸發，影響養護效果．
d．噴刷混凝土養護劑用量指標：1 kg養護劑噴涂面積應控制在4～6 m2；涂刷面積可控制在5 m2；天氣炎熱或大風天，養護劑用量可酌情增加．作業過程中應及時把握材料用量與質量．
e．噴刷混凝土養護劑時要防止雨水及沙塵入浸，同時還要注意避免機械性碰撞或在其上行車及 拖拉重物，若有損傷應及時補刷．
2 混凝土養護技術經濟分析
混凝土澆搗密實成型后，逐漸凝結硬化，具有一定的強度和耐久性，這個過程主要是由水泥的水化作用來實現的．水泥的水化作用好壞與快慢與混凝土的環境溫度、濕度及養護效果有密切的關系，尤其是早期養護，如果養護時間短或養護期內不能經常保持在濕潤狀態，混凝土內的水分會迅速蒸發，混凝土表面因干縮而產生裂縫或形成毛細網透氣滲水，使混凝土的抗滲性急劇降低．采用養護劑養護，由于保證了良好的水化熱作用，生成晶態或膠態水化物，阻塞混凝土的毛細管道，降低混凝土內部的空隙率，增強混凝土的密實性，從而獲得良好的抗滲性、抗凍性及耐久性．在一般工程環境條件下，要較好養護現澆混凝土，無論采用哪一種方法，只要能夠按照相應的養護要求去做，從理論上是完全可以的，然而現實中往往做不到，特別是在炎熱、干旱、沙漠環境下，自然養護說來簡單，做法明了，但要在混凝土養護期保持濕潤狀態卻非常不容易，難在用水不便，有的結構難以覆蓋與灑水，一般不便于監督，易習慣地進行象征性養護，養護次數與保濕程度不夠，要真正達到自然養護的各項標準，其代價高于其它任何一種現場養護方法．塑料膜包裹或覆蓋法，原理成立，但不能很好地貼在混凝土表面，一般條件下不易做到天衣無縫．混凝土中水分蒸騰，吸附于塑料膜下面，混凝土養護保證率低，難以達到應有效果．
同強度等級混凝土試塊采用不同養護方法效果與經濟性比較見表1．養護劑養護的試塊28 d強度接近或基本達到標準養護強度值；塑料膜包裹養護的試塊28d強度，最高值與最低值相差較大，均勻性較差；無覆蓋灑水養護的試塊28d強度值最低．可以認為，養護劑養護的混凝土質量均勻，各組試件強度差異小，保證率大，是最有效的養護方法．
根據廣泛的實踐經驗分析與總結，混凝土養護劑養護與其他各種現場養護方法相比，具有以下優點：①施工操作簡便，現場清潔，交叉作業干擾小；②有效降低混凝土養護成本和勞動強度，節約費用50％以上；③養護后的混凝土構筑物表面水泥色澤加深，觀感良好；④便于檢查與控制養護質量，從而有效提高養護質量的保證率；⑤對難以用灑水及覆蓋方法養護（如高空建筑物）及在干旱缺水地域的混凝土結構具有事半功倍的效果；⑥節約工程用水，避免浪費水資源．
3幾點建議
a．有必要進一步提高混凝土養護劑產品的質量，增強養護效果．
b．適宜在水利、鐵路、公路工程建設與維修以及野外線型分布的工程中推廣應用混凝土養護劑．
c．水利工程維修項目一般零散、線長、面廣，混凝土、砂漿勾縫、抹面工程采用其他養護方法無法控制與保證質量，建議強制性使用混凝土養護劑養護．
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