[科普中国]-覆膜养护

简介

当今我国混凝土建筑发展尤为迅速，从新材料、新技术的研究、开发和推广应用，到实体建筑的建造，都取得惊人的成就。而混凝土工程的建造环节中浇筑养护是重中之重。通常在建筑施工现场，主体结构的混凝土楼板、楼梯等部位在浇筑完毕后要进行抹压、养护，现在比较常用的养护方法是在混凝土结构或构件上进行覆膜。即在混凝土初凝之后终凝之前，人工进行混凝土养护薄膜的铺贴，使混凝土养护薄膜和混凝土表面紧密结合，促进混凝土的水化效应，在混凝土养护过程中起到防裂保湿的显著作用。这种传统的覆膜方法操作时需要多名工人同时进行，而且要通过控制使混凝土养护薄膜和混凝土紧密贴合，没有气泡，铺贴混凝土养护薄膜占用时间比较长。

研究背景混凝土性能主要由混凝土组分，混凝土配制和混凝土养护等因素所决定。在原材料、配合比和施工工艺一定的情况下，混凝土的养护，特别是早期的养护方式，养护温度，养护湿度，养护时间等的控制，对混凝土水化硬化程度、强度发展、耐久性能等均有着重要影响，尤其是对混凝土表层的影响效果更为显著。混凝土的养护研究是一个多因素影响的综合性问题。首先，混凝土养护从根本方式上分为内养护和外养护。内养护是从混凝土内部出发，通过添加保水或供水颗粒，使混凝土内部湿度始终维持在一定水平，保证水泥系统在后期充分水化，为强度的发展提供充足供水；外养护即通常所说的表面养护。其次，混凝土的养护方法多种多样，就混凝土表面保持湿度的方法主要有三种：

① 在混凝土早期硬化阶段保持水分的方法包括浸泡、采用浸湿的覆盖物和喷雾或喷淋，这种方法首先可以为混凝土表面提供水分，保持湿度，其次可以在高温天通过蒸发来降低温度；

② 降低混凝土表面拌合水损失量，通常采用塑料薄片（薄膜）覆盖混凝土表面或者运用薄膜养护剂来实现；

③ 通过补充水分的方法来增加湿度并加速硬化混凝土强度发展。通常采用对混凝土表面进行洒水的方式进行。1

混凝土常用养护方式适当的养护需要充分的湿度和适当的温度。即环境相对湿度在 90%以上，在既有利于混凝土早期强度的形成又有利于后期强度稳定增长的温度下进行的养护。养护过程主要控制湿度、温度、养护时间，它们对混凝土的性能有重大的影响。一般来讲根据温湿度的不同，常用的混凝土养护方式分三种:即标准养护、自然养护、加温快速养护等，而在工程中最普遍使用的还是自然养护方法，在研究早期养护对混凝土的性能影响中，应该对自然养护条件对混凝土性能的影响情况进行研究。

不同养护方法的对比①拆模前的养护对砂浆28d抗压强度影响显著：拆模前覆膜养护的掺10%粉煤灰砂浆28d抗压强度能达到42MPa以上，略大于无掺合料砂浆的抗压强度；随着磨细矿渣和粉煤灰掺量的增加，拆模前覆膜养护对抗压强度的影响更加显著，掺50%粉煤灰砂浆28d抗压强度比3d抗压强度大200%以上。

②早期湿热养护下的砂浆收缩对环境湿度和温度十分敏感。随着湿度的增加，砂浆收缩减小。温度20℃，相对湿度90%以上的砂浆收缩比相对湿度70%的砂浆收缩减少80%以上；温度50℃，相对湿度90%以上的砂浆出现膨胀。

③拆模前的养护方式对拆模后水养的混凝土强度影响不显著，对拆模后室内空气养护的混凝土强度影响显著，对C30混凝土比对C60混凝土强度影响显著；拆模后水养能使混凝土表层微裂缝和缺陷进行自修复，从而提高强度。

④混凝土表面吸水率和吸水速率基本满足拆模前风吹养护>室内养护>覆膜养护；拆模后水养的混凝土表面吸水率和吸水速率显著小于拆模后室内养护的混凝土；混凝土吸水速率变化集中在前5min，后期趋于稳定。

⑤对于混凝土耐久性，拆模前的养护方式对拆模后室内养护的混凝土影响显著，对拆模后水养护的混凝土影响不显著；拆模前的养护方式对C30混凝土影响显著，对C60混凝土影响不显著，并且拆模前覆膜养护的混凝土耐久性最好，拆模前风吹养护的混凝土耐久性最差。

⑥随着水灰比的增大，细石混凝土收缩增大，掺粉煤灰和磨细矿渣的细石混凝土比无掺合料混凝土收缩小，特别是对后期平衡收缩有明显作用；环境温度越低收缩越小，环境湿度越大，收缩越小，并且湿度对收缩的影响比温度显著。

⑦混凝土的表面性能取决于表面孔隙与裂缝的综合反映。C30混凝土表面孔隙率大于裂缝率，C60混凝土表面裂缝率大于表面孔隙率。拆模前覆膜养护能显著改善混凝土表面裂缝在内部的扩展。拆模前的养护方式显著影响水泥表层与内部水泥水化程度。拆模前覆膜养护最利于混凝土表层与内部水泥水化发展，拆模前风吹养护不利于混凝土表层水泥水化的发展，拆模前高温养护不利于混凝土内部水泥水化的发展。1

桥梁墩台混凝土养护面临的困境养护困难桥梁墩台是具有一定高度的竖向结构物，目前，一般低矮桥墩采用整体钢模一次性浇筑，低矮桥墩养护相对容易。高墩多采用翻模施工，高墩养护相对困难。当采用喷洒养护液进行养护时，用涂抹或喷雾器喷洒方式，可在混凝土表面快速形成一层封闭膜，使混凝土与外界空气隔离，起到防止水分蒸发，保证混凝土自身水分满足水泥完全水化的作用。养护剂使用方便、养护效果好。但因其具有 PH 值高达 12～14（强碱性需做好安全防护），并且养护剂成分中多含有氯化物、硫酸盐等有害物质对环境负面影响等原因，养护液技术普及率较低、销量少、成本仍相对偏高。

当采用直接洒水养护方法时，需长期（一般 7～14 天）保留脚手架或折返式坡道，占用大量施工器材，导致施工器材周转利用率较低；养护人员每天需数次攀爬至墩顶，对墩身和墩顶进行洒水养护，工作量大；用水直接喷洒墩身和墩顶托盘，在阳光、高温和风作用下，水分蒸发较快，要保证养护质量，每天必须反复多次洒水养护；低桥墩借助洒水车的压力直接向桥墩喷洒实施养护，但喷洒反弹率高；高墩用潜水泵将水送至墩顶，喷洒时又受墩顶托盘（墩帽尺寸往往大于墩顶墩身）影响，水不能全部被喷洒在墩身上，造成部分能耗和水资源的浪费；当采用附膜（塑料布包裹）保湿养护法时，即用塑料布将桥墩包裹起来，防止混凝土水分蒸发，利用自身水分提供混凝土水化需要，从而达到养护效果。但在具体实施中，常出现包裹不及时、包裹不严、固定不牢、大风吹破失效、高墩操作困难等现象，中断或放弃正常养护，导致桥墩的养护效果较差，甚至出现混凝土逊强、开裂等，直接影响混凝土的使用寿命。

养护质量控制困难桥墩越高养护难度越大，面对桥梁墩养护操作的实际困难，施工人员往往养护作业不及时、不到位，质量监控部门也无法做到严格的过程控制，导致墩台的最终质量下降。也有人曾提出提高混凝土配合比强度的方法来保证混凝土最终强度满足设计要求的做法，但势必提高整个墩身的混凝土强度，从而加大施工成本；同时混凝土强度越高，养护不到位时表面越容易出现开裂，混凝土的抗渗性仍无法得到保障。2

覆膜补水养护方法在充分分析桥梁墩台（特别是高墩）养护作业面临的实际困难、质量与成本矛盾的基础上，经反复研究、试验，开发了一种“气压式高墩上水养护装置”和养护方法。该方法是以覆膜包裹桥墩防止水分蒸发，随时向覆膜内补水保持混凝土湿润为手段的覆膜+补水养护法，其关键技术是严密包裹和气压上水装置。

气压式高桥墩养护上水器的组成气压式高墩养护上水器由墩下耐压蓄水罐、水位显示器、压力表、进水控制阀、出水控制阀、进气控制阀、自动排气减压阀、上水管路、墩顶环状喷水管、墩顶储水桶及墩顶储水桶补水管、上水管逆止阀等组成。见图。为了控制喷水方向性，在环向喷淋管上加装了导向胶条，水被环向喷洒在墩身上，并沿着墩身向下流淌，达到湿润墩身、防止浪费的目的。

加压上水装置的基本原理加压送水：向耐压储水罐内加入一定的空气压力，利用气体压力将水推送至墩顶；

墩身喷淋：利用墩顶环状喷水管，将具有一定压力的水直接向墩身喷洒，实施墩身洒水喷淋养护；

墩顶养护：在墩身喷淋养护的同时，也将水送至墩顶蓄水桶内，经桶底微小孔缓慢渗漏，实施墩帽养护；

缓慢补水：利用墩顶的蓄水桶储存的水量，在势能的作用下缓慢释放，延长墩帽和墩身的养护时间，减少每天的养护工作量。

覆膜保养一般桥墩混凝土浇筑完成拆除模板后，立即自上而下用塑料布螺旋形严密包裹桥墩（保证补水时水不会从接缝处流出），重叠宽度 50mm 以上；每 10～15m 高度布置一道环向喷淋管，墩顶布置蓄水桶并接通补水管道。并用绳索对覆膜（塑料布）进行必要的防风保护。将耐压蓄水罐置于地面，接通上水管路，利用高压气筒向蓄水罐加压，当压力水头（1kg/cm 压力相当于 10m 压力水头）大于墩高时，即可打开出水阀向墩顶送水实施养护，直至墩顶蓄水桶水满溢出后，关闭出水控制阀和上水管逆止阀，养护工作结束。可将耐压蓄水罐移至另一桥墩实施养护。当遇到采用翻模施工的高墩时，每次拆除模板后，及时安装环向喷淋管和喷水导向胶条（或向上移动喷淋管）实施墩身喷淋洒水养护。当混凝土外露面高度达到 10～15m 时，用塑料布向下螺旋形严密包裹墩身，并处理好上下包裹层的借口（重叠部分下压上），用绳索防风固定。直至桥墩封顶时，安装墩顶蓄水桶，接通养护管路系统，实施正常养护。2

相关规定国内对混凝土的养护操作基本上以实践经验为指导。现行标准中还没有专门的关于混凝土养护的操作规程可供参考，只是在《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2002)对混凝土养护措施作了如下的规定:

①应在混凝土浇筑后的12小时以内对混凝土加以覆盖并保湿养护；

②混凝土洒水养护时间:对于用普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥或矿渣水泥拌制的混凝土，不得少于7天，对于掺缓凝剂型外加剂或有抗渗要求的混凝土不得少于14天；

③洒水次数应能保持混凝土处于湿润状态，混凝土养护用水应与拌合水相同；

④采用塑料膜覆盖的混凝土，其外露的全部表面应严密覆盖，并应保持塑料膜内有凝结水。1