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混凝土施工养护的重要性
甘肃省水利水电工程局
范治湘
甘肃省水利水电工程局
【摘要】本文对以欧盟为主编制的标准中涉及混凝土施工养护方面的规定作了综述，重点介绍施工中常遇的质量问题以及采用的技术措施和理论分析等，以期从中借鉴有益的经验。
【关键词】混凝土 养护 开裂 龄期 强度
1．概述
混凝土结构应根据国家标准或业主提出的设计使用年限进行设计、施工和使用。在上述规定的服务年限内应保证结构混凝土的质量，盼望达成结构不必进行大修的目的。为达成预定的结构混凝土的各项力学性能和耐久性能，应重视结构的设计及混凝土的施工、养护；交付后还应关注使用维护。
避免复杂形状结构和密集的配筋是保证混凝土浇筑质量的关键，由于易于施工的混凝土结构，施工质量就易于得到保证，混凝土的耐久性也好；在相同断面的结构构件中，应避免过多的纵向钢筋突变性截断，以防在该断面处形成过宽裂缝；建筑平面布置有突变处的混凝土楼盖，常是裂缝发生的薄弱环节。显然，这些与设计是紧密相关的。
对浇筑完的结构混凝土进行精心养护，是保证刚浇筑的混凝土以最佳的方式，朝高强度、抗渗、抗裂且耐久的硬化混凝土方向发展的重要手段。在混凝土养护期内，避免混凝土表层过早干透而开裂，保证初期不受冻或不受热应力的危害等不利影响是十分重要的。
本文是对CEB/FIP《模式规范》MC90和CEB《耐久混凝土结构设计指南》第二版（1989以及2023年后欧洲规范等标准、文献中有关内容的学习体会，重点介绍标准、文献中关于混凝土施工养护中实际经验和理论阐述。
2 混凝土施工的一般规定
2.1混凝土浇筑
对于土建结构中常规混凝土的浇筑，应努力做到下列诸点：
（1）混凝土的浇筑不能导至离析。浇筑高柱或高墙时，不应采用高抛散落方法，而应采用溜槽或其它有效的措施。
（2）较厚的混凝土可分层均匀地浇筑，每层厚度取决于浇筑方法及其效果。
（3）严禁倾倒大堆混凝土、然后靠振捣器来振平的施工方法。
（4）分层浇筑时，应防止混凝土表层过度泛浆。
（5）连续浇筑混凝土时，应保证振捣器能使混凝土中的空气排出而又不致引起离析；同时振捣器不应伤及已初凝的混凝土层，或者导致钢筋位移或碰坏。
（6）当混凝土在初凝前仍具有和易性时，允许再振捣或压实抹平，用以消除混凝土的塑性收缩、沉缩或初期塑性裂缝，并使水平钢筋处也许产生的空腔闭合。
（7）施工缝的留置应得到设计方的许可。通常，设立施工缝处的混凝土抗拉强度和抗剪强度较低，施工缝有也许成为抗渗的薄弱环节，除非采用专门的设计构造和施工技术措施。
（8）超过初凝时间后的混凝土“冷缝”，应进行专门的表面解决和清洗。
2.2混凝土养护和保护的宗旨
对混凝土养护和保护所采用的措施，应在混凝土浇筑后立即开始，其目的是：
（1）混凝土养护是为了防止混凝土过早干燥、产生初期开裂；保证浇筑的混凝土中水泥有足够的水进行水化，以获得设计盼望的混凝土潜在性能所采用的措施。混凝土表面快速干燥将会使水化难于继续。由于混凝土表层的硬化，有时还需要外界的温、湿度提供。
（2）混凝土保护是为了抵抗各种外来作用对初期混凝土导致损害所采用的措施。外来作用是指：雨水的冲淋、冰冻、温度（含水化热和环境温度）、振动、冲击等。
2.3混凝土的养护措施应涉及养护方法、养护时间等。实践证明，养护措施可得益于好的混凝土拌合物（配合比）；但是养护不好则会损害混凝土拌合物；同时，养护充足不能补救不好的混凝土拌合物。
合理的养护措施可保证混凝土硬化过程的正常发展。控制混凝土硬化过程，可采用积极控制和被动控制两种手段。积极控制重要用于预制混凝土构件厂，例如，采用蒸汽、红外线等方法以增长热量来进行控制；被动控制通常用于现浇混凝土工程中，它仅能用选择浇筑温度和模板温度等手段有限地控制混凝土在硬化过程的热量。
这里仅讨论被动控制混凝土硬化过程中的措施。被动控制的控制参数重要反映在以下几个方面：
（1）混凝土的种类，涉及水泥种类及其用量。在一定限度上它可由施工者通过调整来控制热平衡。
（2）浇筑温度、模板类型、保温限度、拆模时间等。它是施工者通过浇筑计划，积极实行的有关参数控制，显然，这涉及到经济、工期进度及相关设备等因素。
（3）结构尺寸、环境气候。它们是客观条件，施工者难于改变它，而要顺应地采用恰当的措施。
在正式进入养护阶段前，应注意对刚浇筑完的混凝土采用减少蒸发速度的防止措施，避免因混凝土表面蒸发速度大于混凝土内部水上升到表面的速度，特别是在气温高、大风、低湿度或在它们的组合下，从而导致塑性收缩裂缝的发生。
在高温天气施工中，应采用涉及润湿模板，选择一天中最低温度时浇筑混凝土，设立挡风、遮阳设施、喷雾等，缩短从混凝土浇捣到开始养护之间的时间。在冬季施工中，对刚浇筑的混凝土，应采用排除表层多余的水，以避免受冻；在混凝土受冻前，其抗压强度至少达成5Mpa后，方可认为它具有抵抗初期冻害的能力。
混凝土的养护就是为保证混凝土表面不出现初期干燥，便结构混凝土周边具有高湿度的小环境。必须指出，假如混凝土在第一次干燥后，再采用养护措施是难于补救的，由于混凝土硬化一经中断，就难于补偿其渗透性的损失。在现浇混凝土结构中通常采用的措施是：运用模板（隔热、封闭）、铺盖暴露表面的复盖物（涉及塑料薄膜等）并喷洒水（合用于冰冻温度以上，并应注意水化热表面上喷洒冷水导致表面开裂）或使用养护剂形成保护膜等。上述方法可单独或组合使用。
2.4混凝土的养护期
科学拟定混凝土的养护期是一困难的问题。较合理的方法是，规定在混凝土养护终止前，混凝土表面层的渗透率达成规定的某一限值，它重要取决于结构所处的暴露环境和水泥品种。
通俗地讲，混凝土养护期是指：养护的混凝土表面层具有足够的不透水能力（与渗透限值相关）和达成规定的强度所决定的连续时间。由于混凝土表面渗透率限值难于为工程界接受，需要有一个替代的实用方法来近似地估计养护期。
在前述CEB《设计指南》中指出，耐久的混凝土取决于高质量的养护措施，混凝土表面渗透率取决于混凝土表层（也与钢筋的保护层有关）的质量，假如没有足够的振捣和完美的养护，设计人员的努力几乎是白费。
基于混凝土表层不出现初期干燥作为条件，混凝土养护期的长短重要取决于下列三个参数：使用期间环境的侵蚀性、养护期间的环境、混凝土拌合物对养护的敏感性（水泥品种及其含量、水灰比等）。对混凝土拌合物的敏感性可通过减小水灰比来调整，使其对养护不太敏感或不敏感。由于，水灰比对混凝土的渗透性、透气性有重大影响，当水灰比超过0.6时，混凝土中毛细孔增长而导致渗透明显增长。
《模式规范》MC90根据上述概念对混凝土养护的估计采用列表方式（表达1、表2）作出具体的规定。在表1中根据环境条件和混凝土不渗透度的发展速率，给出了最短的养护连续时间；在表2中根据水泥品种和水灰比来拟定不渗透度的发展速率。
表1 波兰特（硅酸盐）水泥配置的混凝土最短养护连续时间（d）
混凝土不渗透度的发展速率
不久
快
中档
慢
在养护中和养护后所盼望的周边环境条件
Ⅰ
无太阳直射，周边大气的相对湿度RH≥80%
1
2
3
4
Ⅱ
暴露在中档阳光或中档风速，相对湿度50%≤RH＜80%
2
3
4
5
Ⅲ
暴露在强烈阳光或中档风速，相对湿度RH＜50%
3
4
6
8
表2 混凝土不渗透度的发展速率
不渗透度的发展速率
水灰比
水泥品种
γ=fcu,2/fcu,28
不久
0.5～0.6
＜0.5
RS(快硬高强水泥)
RS；R（快硬水泥）
≥0.5
快
0.5～0.6
＜0.5
R（快硬水泥）
N（普通水泥）
≥0.3至＜0.5
中档
0.5～0.6
＜0.5
N（普通水泥）
SL（慢硬水泥）
≥0.15至＜0.3
慢
所有其它情况
＜0.15
注：γ系指标准养护2d与28d抗压强度的比值，表中规定值引自欧洲标准EN206-1：2023
对混凝土养护所作出的较具体规定列于表3中，作为对表1、表2的的互相参照和补充。
表3 混凝土连续养护的最短时间（d）
表面温度θ（℃）
γ=fcu,2/fcu,28
≥0.50
≥0.30
≥0.15
≥0.15
θ≥25
1
2
2
3
25＞θ≥15
1
2
4
5
15＞θ≥10
2
4
7
10
10＞θ≥5
3
6
10
15
注：①除暴露等级XO（无腐蚀或破坏危险性）、XCI（干燥或连续潮湿）、XM（磨损导致混凝土破坏）外，其它暴露环境中的混凝土的连续养护时间必须使混凝土表层抗压强度达成的fcu,k的50%;
②对初凝时间超过5h的混凝土，其连续养护时间应适当延长；
③表面温度低于5℃的混凝土，其在温度低于5℃期间的连续养护时间应适当延长；
④比值可由先行的实验拟定，或根据已有类似组成（即相同水泥、相同水灰比）的混凝土拟定；
⑤表面温度是指空气温度而非混凝土表面温度。
在按表1取用养护连续时间时，应注意下列情况：
（1）表1是以波兰特（硅酸盐）水泥（熟料含量不少于95%）配制的混凝土和养护的基准温度为20℃而给出的；同时，它也是考虑结构构件的使用（例如，打算做饰面）为依据而给出的最短养护时间。
（2）对具有大量掺合料的波兰特复合水泥、高炉水泥和火山灰水泥配制的混凝土，其养护将比用波兰特水泥配制的混凝土敏感。对为样的混凝土如处在表1的暴露条件Ⅱ和Ⅲ时，其养护时间应比表1中的规定增长1～2d；对暴露条件Ⅰ未作补充规定，由于对养护后干燥率低的混凝土，即使在养护终了后，混凝土表层仍将会继续水化。
（3）对养护的环境温度低于10℃时，应延长养护时间。延长的时间理应以混凝土成熟度为依据来拟定。作为一个粗略的估计，对10℃温度下的混凝土，规定其养护期为20℃时的2倍；对30℃温度下的混凝土，规定其养护期为20℃时的一半。
2.5养护期前后的温度控制
混凝土处在不同温度下会得到不同的硬化效果，也会带来诸多不利影响，因此对浇筑的混凝土拌合物及其在养护中和养护后的温度有必要作出控制。常规的经验作法是：
（1）在冬期施工中，为避免冰冻使混凝土毛细孔中的水结冰而导致混凝土破坏，要不混凝土浇筑时的最低温度不应低于5℃；对薄形截面构件的混凝土，其最低温度不应低于10℃。对混凝土拌合物的初始温度应予提高，用于考虑补偿混凝土拌和至浇筑时间内的热量损失，但不得高于30℃。
混凝土拌合物的温度可由加热至100℃的拌和水以及平均温度不超过65℃的骨料来实现。应先对水和骨料拌合，使拌合物温度减少到小于40℃后，再加入水泥拌合。
（2）在高温、低湿度、高风速及其任何的组合下，浇筑混凝土会带来损害新拌的和硬化的混凝土质量。对通常的结构，浇筑时的温度不宜高于35℃；对大体积混凝土则宜低于15℃。
为控制高温的影响，对拌和水、骨料应采用冷却措施，水泥也要保持低温；对运送和浇筑的设备可采用遮挡或洒水等措施。
高温下的润湿养护特别重要，且养护时间至少为7d。对平板型结构，应采用防风板、遮阳板，并对周边空气采用冷却和润湿或喷雾。
（3）避免在正常条件下由于混凝土表面受热产生开裂，拆模后的结构构件中心与表面之间的温度差，宜控制在不大于20℃；大体积混凝土和施工缝处的温度差，宜控制在10℃～15℃。
显然，上述规定比我国相关标准的规定要严。
综是所述，要保证混凝土的养护质量，先要科学地拟定混凝土的养护期和连续养护的最短时间，再选择必要的养护措施，并注重养护期前后的温度控制，以达成混凝土养护和保护的宗旨。
参考文献：《混凝土施工技术》
《水工混凝土施工规范》