混凝土施工養(yǎng)護(hù)的重要性

混凝土施工養(yǎng)護(hù)的重要性 

      摘要】本文對以歐盟為主編制的標(biāo)準(zhǔn)中涉及混凝土施工養(yǎng)護(hù)方面的規(guī)定作了綜述，重點(diǎn)介紹施工中常遇的質(zhì)量問題以及采取的技術(shù)措施和理論分析等，以期從中借鑒有益的經(jīng)驗(yàn)。
      1．概述   
      混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)或業(yè)主提出的設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和使用。在上述規(guī)定的服務(wù)年限內(nèi)應(yīng)確保結(jié)構(gòu)混凝土的質(zhì)量，期望達(dá)到結(jié)構(gòu)不必進(jìn)行大修的目標(biāo)。為達(dá)到預(yù)定的結(jié)構(gòu)混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能和耐久性能，應(yīng)重視結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及混凝土的施工、養(yǎng)護(hù)；交付后還應(yīng)關(guān)注使用維護(hù)。   
      避免復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)和密集的配筋是保證混凝土澆筑質(zhì)量的關(guān)鍵，因?yàn)橐子谑┕さ幕炷两Y(jié)構(gòu)，施工質(zhì)量就易于得到保證，混凝土的耐久性也好；在相同斷面的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，應(yīng)避免過多的縱向鋼筋突變性截?cái)?，以防在該斷面處形成過寬裂縫；建筑平面布置有突變處的混凝土樓蓋，常是裂縫發(fā)生的薄弱環(huán)節(jié)。顯然，這些與設(shè)計(jì)是緊密相關(guān)的。  
      對澆筑完的結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行精心養(yǎng)護(hù)，是確保剛澆筑的混凝土以最佳的方式，朝高強(qiáng)度、抗?jié)B、抗裂且耐久的硬化混凝土方向發(fā)展的重要手段。在混凝土養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，避免混凝土表層過早干透而開裂，確保早期不受凍或不受熱應(yīng)力的危害等不利影響是十分重要的。  
      本文是對CEB/FIP《模式規(guī)范》MC90和CEB《耐久混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南》第二版（1989）以及2000年后歐洲規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)中有關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)體會(huì)，重點(diǎn)介紹標(biāo)準(zhǔn)、文獻(xiàn)中關(guān)于混凝土施工養(yǎng)護(hù)中實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論闡述。  
      2 混凝土施工的一般要求  
      2.1混凝土澆筑   
      對于土建結(jié)構(gòu)中常規(guī)混凝土的澆筑，應(yīng)努力做到下列諸點(diǎn)：   
      （1）混凝土的澆筑不能導(dǎo)至離析。澆筑高柱或高墻時(shí)，不應(yīng)采用高拋散落方法，而應(yīng)采用溜槽或其它有效的措施。   
      （2）較厚的混凝土可分層均勻地澆筑，每層厚度取決于澆筑方法及其效果。  
      （3）嚴(yán)禁傾倒大堆混凝土、然后靠振搗器來振平的施工方法。  
      （4）分層澆筑時(shí)，應(yīng)防止混凝土表層過度泛漿。   
      （5）連續(xù)澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)保證振搗器能使混凝土中的空氣排出而又不致引起離析；同時(shí)振搗器不應(yīng)傷及已初凝的混凝土層，或者導(dǎo)致鋼筋位移或碰壞。   
      （6）當(dāng)混凝土在初凝前仍具有和易性時(shí)，允許再振搗或壓實(shí)抹平，用以消除混凝土的塑性收縮、沉縮或早期塑性裂縫，并使水平鋼筋處可能產(chǎn)生的空腔閉合。   
      （7）施工縫的留置應(yīng)得到設(shè)計(jì)方的許可。通常，設(shè)置施工縫處的混凝土抗拉強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度較低，施工縫有可能成為抗?jié)B的薄弱環(huán)節(jié)，除非采取專門的設(shè)計(jì)構(gòu)造和施工技術(shù)措施。  
      （8）超過初凝時(shí)間后的混凝土“冷縫”，應(yīng)進(jìn)行專門的表面處理和清洗。  
      2.2混凝土養(yǎng)護(hù)和保護(hù)的宗旨   
      對混凝土養(yǎng)護(hù)和保護(hù)所采取的措施，應(yīng)在混凝土澆筑后立即開始，其目標(biāo)是：   
      （1）混凝土養(yǎng)護(hù)是為了防止混凝土過早干燥、產(chǎn)生早期開裂；保證澆筑的混凝土中水泥有足夠的水進(jìn)行水化，以獲得設(shè)計(jì)期望的混凝土潛在性能所采取的措施?；炷帘砻婵焖俑稍飳?huì)使水化難于繼續(xù)。因?yàn)榛炷帘韺拥挠不?，有時(shí)還需要外界的溫、濕度提供。  
      （2）混凝土保護(hù)是為了抵抗各種外來作用對初期混凝土造成損害所采取的措施。外來作用是指：雨水的沖淋、冰凍、溫度（含水化熱和環(huán)境溫度）、振動(dòng)、沖擊等。   

      2.3混凝土的養(yǎng)護(hù)措施應(yīng)包括養(yǎng)護(hù)方法、養(yǎng)護(hù)時(shí)間等。實(shí)踐證明，養(yǎng)護(hù)措施可得益于好的混凝土拌合物（配合比）；但是養(yǎng)護(hù)不好則會(huì)損害混凝土拌合物；同時(shí)，養(yǎng)護(hù)充分不能補(bǔ)救不好的混凝土拌合物。   
      合理的養(yǎng)護(hù)措施可保證混凝土硬化過程的正常發(fā)展?？刂苹炷劣不^程，可采用主動(dòng)控制和被動(dòng)控制兩種手段。主動(dòng)控制主要用于預(yù)制混凝土構(gòu)件廠，例如，采用蒸汽、紅外線等方法以增加熱量來進(jìn)行控制；被動(dòng)控制通常用于現(xiàn)澆混凝土工程中，它僅能用選擇澆筑溫度和模板溫度等手段有限地控制混凝土在硬化過程的熱量。  
      這里僅討論被動(dòng)控制混凝土硬化過程中的措施。被動(dòng)控制的控制參數(shù)主要反映在以下幾個(gè)方面：   
      （1）混凝土的種類，包括水泥種類及其用量。在一定程度上它可由施工者通過調(diào)整來控制熱平衡。   
      （2）澆筑溫度、模板類型、保溫程度、拆模時(shí)間等。它是施工者通過澆筑計(jì)劃，主動(dòng)實(shí)施的有關(guān)參數(shù)控制，顯然，這涉及到經(jīng)濟(jì)、工期進(jìn)度及相關(guān)設(shè)備等因素。   
      （3）結(jié)構(gòu)尺寸、環(huán)境氣候。它們是客觀條件，施工者難于改變它，而要順應(yīng)地采取恰當(dāng)?shù)拇胧?nbsp;  
      在正式進(jìn)入養(yǎng)護(hù)階段前，應(yīng)注意對剛澆筑完的混凝土采取降低蒸發(fā)速度的預(yù)防措施，避免因混凝土表面蒸發(fā)速度大于混凝土內(nèi)部水上升到表面的速度，特別是在氣溫高、大風(fēng)、低濕度或在它們的組合下，從而導(dǎo)致塑性收縮裂縫的發(fā)生。   
      在高溫天氣施工中，應(yīng)采取包括潤濕模板，選擇一天中最低溫度時(shí)澆筑混凝土，設(shè)置擋風(fēng)、遮陽設(shè)施、噴霧等，縮短從混凝土澆搗到開始養(yǎng)護(hù)之間的時(shí)間。在冬季施工中，對剛澆筑的混凝土，應(yīng)采取排除表層多余的水，以避免受凍；在混凝土受凍前，其抗壓強(qiáng)度至少達(dá)到5Mpa后，方可認(rèn)為它具有抵抗早期凍害的能力。   
      混凝土的養(yǎng)護(hù)就是為保證混凝土表面不出現(xiàn)早期干燥，便結(jié)構(gòu)混凝土周邊具有高濕度的小環(huán)境。必須指出，如果混凝土在第一次干燥后，再采取養(yǎng)護(hù)措施是難于補(bǔ)救的，因?yàn)榛炷劣不唤?jīng)中斷，就難于補(bǔ)償其滲透性的損失。在現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)中通常采取的措施是：利用模板（隔熱、封閉）、鋪蓋暴露表面的復(fù)蓋物（包括塑料薄膜等）并噴灑水（適用于冰凍溫度以上，并應(yīng)注意水化熱表面上噴灑冷水導(dǎo)致表面開裂）或使用養(yǎng)護(hù)劑形成保護(hù)膜等。上述方法可單獨(dú)或組合使用。  
      2.4混凝土的養(yǎng)護(hù)期   
      科學(xué)確定混凝土的養(yǎng)護(hù)期是一困難的問題。較合理的方法是，規(guī)定在混凝土養(yǎng)護(hù)終止前，混凝土表面層的滲透率達(dá)到規(guī)定的某一限值，它主要取決于結(jié)構(gòu)所處的暴露環(huán)境和水泥品種。   
      通俗地講，混凝土養(yǎng)護(hù)期是指：養(yǎng)護(hù)的混凝土表面層具有足夠的不透水能力（與滲透限值相關(guān)）和達(dá)到要求的強(qiáng)度所決定的持續(xù)時(shí)間。由于混凝土表面滲透率限值難于為工程界接受，需要有一個(gè)替代的實(shí)用方法來近似地估計(jì)養(yǎng)護(hù)期。   
      在前述CEB《設(shè)計(jì)指南》中指出，耐久的混凝土取決于高質(zhì)量的養(yǎng)護(hù)措施，混凝土表面滲透率取決于混凝土表層（也與鋼筋的保護(hù)層有關(guān)）的質(zhì)量，如果沒有足夠的振搗和完美的養(yǎng)護(hù)，設(shè)計(jì)人員的努力幾乎是白費(fèi)。   
      基于混凝土表層不出現(xiàn)早期干燥作為條件，混凝土養(yǎng)護(hù)期的長短主要取決于下列三個(gè)參數(shù)：使用期間環(huán)境的侵蝕性、養(yǎng)護(hù)期間的環(huán)境、混凝土拌合物對養(yǎng)護(hù)的敏感性（水泥品種及其含量、水灰比等）。對混凝土拌合物的敏感性可通過減小水灰比來調(diào)整，使其對養(yǎng)護(hù)不太敏感或不敏感。因?yàn)?，水灰比對混凝土的滲透性、透氣性有重大影響，當(dāng)水灰比超過0.6時(shí)，混凝土中毛細(xì)孔增加而導(dǎo)致滲透明顯增加。    
    《模式規(guī)范》MC90根據(jù)上述概念對混凝土養(yǎng)護(hù)的估計(jì)采用列表方式（表達(dá)1、表2）作出具體的規(guī)定。在表1中根據(jù)環(huán)境條件和混凝土不滲透度的發(fā)展速率，給出了最短的養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間；在表2中根據(jù)水泥品種和水灰比來確定不滲透度的發(fā)展速率。      
      注：①除暴露等級(jí)XO（無腐蝕或破壞危險(xiǎn)性）、XCI（干燥或持續(xù)潮濕）、XM（磨損導(dǎo)致混凝土破壞）外，其它暴露環(huán)境中的混凝土的持續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間必須使混凝土表層抗壓強(qiáng)度達(dá)到的fcu,k的50%;
      ②對初凝時(shí)間超過5h的混凝土，其持續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長；        
      ③表面溫度低于5℃的混凝土，其在溫度低于5℃期間的持續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)適當(dāng)延長；    

      ④比值可由先行的試驗(yàn)確定，或根據(jù)已有類似組成（即相同水泥、相同水灰比）的混凝土確定；     
      ⑤表面溫度是指空氣溫度而非混凝土表面溫度。  
      在按表1取用養(yǎng)護(hù)持續(xù)時(shí)間時(shí)，應(yīng)注意下列情況：   
      （1）表1是以波蘭特（硅酸鹽）水泥（熟料含量不少于95%）配制的混凝土和養(yǎng)護(hù)的基準(zhǔn)溫度為20℃而給出的；同時(shí)，它也是考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用（例如，打算做飾面）為依據(jù)而給出的最短養(yǎng)護(hù)時(shí)間。   
      （2）對含有大量摻合料的波蘭特復(fù)合水泥、高爐水泥和火山灰水泥配制的混凝土，其養(yǎng)護(hù)將比用波蘭特水泥配制的混凝土敏感。對為樣的混凝土如處在表1的暴露條件Ⅱ和Ⅲ時(shí)，其養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)比表1中的規(guī)定增加1～2d；對暴露條件Ⅰ未作補(bǔ)充規(guī)定，因?yàn)閷︷B(yǎng)護(hù)后干燥率低的混凝土，即使在養(yǎng)護(hù)終了后，混凝土表層仍將會(huì)繼續(xù)水化。   
      （3）對養(yǎng)護(hù)的環(huán)境溫度低于10℃時(shí)，應(yīng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間。延長的時(shí)間理應(yīng)以混凝土成熟度為依據(jù)來確定。作為一個(gè)粗略的估計(jì)，對10℃溫度下的混凝土，要求其養(yǎng)護(hù)期為20℃時(shí)的2倍；對30℃溫度下的混凝土，要求其養(yǎng)護(hù)期為20℃時(shí)的一半。   
      2.5養(yǎng)護(hù)期前后的溫度控制   
      混凝土處于不同溫度下會(huì)得到不同的硬化效果，也會(huì)帶來諸多不利影響，因此對澆筑的混凝土拌合物及其在養(yǎng)護(hù)中和養(yǎng)護(hù)后的溫度有必要作出控制。常規(guī)的經(jīng)驗(yàn)作法是：   

      （1）在冬期施工中，為避免冰凍使混凝土毛細(xì)孔中的水結(jié)冰而導(dǎo)致混凝土破壞，要不混凝土澆筑時(shí)的最低溫度不應(yīng)低于5℃；對薄形截面構(gòu)件的混凝土，其最低溫度不應(yīng)低于10℃。對混凝土拌合物的初始溫度應(yīng)予提高，用于考慮補(bǔ)償混凝土拌和至澆筑時(shí)間內(nèi)的熱量損失，但不得高于30℃。   
      混凝土拌合物的溫度可由加熱至100℃的拌和水以及平均溫度不超過65℃的骨料來實(shí)現(xiàn)。應(yīng)先對水和骨料拌合，使拌合物溫度降低到小于40℃后，再加入水泥拌合。   
      （2）在高溫、低濕度、高風(fēng)速及其任何的組合下，澆筑混凝土?xí)頁p害新拌的和硬化的混凝土質(zhì)量。對通常的結(jié)構(gòu)，澆筑時(shí)的溫度不宜高于35℃；對大體積混凝土則宜低于15℃。   
      為控制高溫的影響，對拌和水、骨料應(yīng)采取冷卻措施，水泥也要保持低溫；對運(yùn)輸和澆筑的設(shè)備可采取遮擋或?yàn)⑺却胧?nbsp;  
      高溫下的潤濕養(yǎng)護(hù)特別重要，且養(yǎng)護(hù)時(shí)間至少為7d。對平板型結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用防風(fēng)板、遮陽板，并對周圍空氣采用冷卻和潤濕或噴霧。   
      （3）避免在正常條件下由于混凝土表面受熱產(chǎn)生開裂，拆模后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中心與表面之間的溫度差，宜控制在不大于20℃；大體積混凝土和施工縫處的溫度差，宜控制在10℃～15℃。   
      顯然，上述要求比我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要嚴(yán)。  
      綜是所述，要保證混凝土的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，先要科學(xué)地確定混凝土的養(yǎng)護(hù)期和持續(xù)養(yǎng)護(hù)的最短時(shí)間，再選擇必要的養(yǎng)護(hù)措施，并注重養(yǎng)護(hù)期前后的溫度控制，以達(dá)到混凝土養(yǎng)護(hù)和保護(hù)的宗旨。