北疆地区渠道工程衬砌混凝土养护技术分析与探讨

□赵向波（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局）

1 工程概况

北疆某供水工程为Ⅱ等大（2）型工程，输水渠道全长112.721 km，设计引水流量55～48m3/s。渠道为梯形断面，底宽6m，渠深4.80～4.60m，边坡1:2.50，纵坡1:10000。渠道结构形式从下依次是：胶结砂砾料找平层，0.60mm厚的两布一膜，10 cm厚薄壁混凝土板。

2 渠道混凝土养护

2.1 养护方式选择

2.1.1 覆盖草帘、毡毯，洒水保湿

该种传统养护方式是目前国内长距离调水工程采用的主要方式。其长处在于所用的草帘、毡毯材料成本相对较低，缺陷是在覆盖草帘、毡毯的倾斜衬砌混凝土板面上洒水，存在不易保水、养护效果差、混凝土质量无法保证的问题。

2.1.2 养护膜：分土工膜或复合土工膜、节水保湿养护膜两种

该养护方式是利用土工膜的防渗功能，将混凝土表面和空气隔离以保水养护。这种养护方式仍需要定期向膜下混凝土面洒水保湿，但对较大面积混凝土面铺设养护膜，需要重复掀起、压盖养护膜端头，劳动强度大，如遇大风等恶劣天气则很难完成。这种养护方式的优点主要是厚度大的养护膜可以重复利用，且保水性能好于草帘、毡毯。

节水保湿养护膜是以新型高分子吸水材料为核心，以塑料薄膜为载体，养护期间只需在混凝土面铺设节水保湿养护膜时浇一次水，养护期间混凝土表面可始终保持湿润。但由于材料自身厚度薄，在干热多风的环境下，极易破损并被风刮起而失去作用，该膜只能一次性使用。

图1 毡毯养护图

2.1.3 涂刷养护剂

养护剂是在混凝土拆模后或初凝后立即在其表面涂刷形成一层封闭的膜，利用混凝土内部自身的水分进行养护，养护期间不需要洒水。现在主要用于斜面、立面及外因干扰小的建筑物，养护效果比较好。而国内建筑市场中，养护剂产品较多，养护效果差异较大。养护剂原理是根据外界气温涂刷被养护混凝土后至少要在24-36 h后才能形成较为稳固的保护膜，并且养护期还要避免与重物、尖锐物品接触破坏已形成的封闭膜。而本工程长距离衬砌渠道混凝土板是由大型机械铺设完成的，机械化程度较高，其为连续的大面积板块状，为防止板块收缩产生裂缝，根据气温在混凝土板浇筑完成后的10-36 h必须进行结构缝切割，但该时间却与涂刷养护剂后可进行人工作业的时间相冲突，同时切割作业也难以避免对养护剂形成的封闭膜造成局部的损坏，影响养护效果。因此，本方法在长距离调水大型渠道机械衬砌薄壁混凝土板的养护中未被普遍使用。

本工程在分析上述养护方式优缺点的基础上，围绕长保湿、可循环、易操作、低成本、少用人的指导思想，利用土工膜的防渗功能，喷滴灌管道送水高效便利的特点，辅助胶带粘接等闭气措施，经反复试验和改进，发明了大型渠道衬砌混凝土板封闭养护装置。

图2 养护渠道衬砌混凝土板的装置结构示意图

2.2 封闭养护装置技术经济效益对比分析

封闭养护装置与以往的养护方式成本组成不同，材料循环使用次数多，并且大大节约了用水及养护用工，特别适合配合机械化衬砌混凝土的养护工作，对比分析见表1。从表中对比分析可知：封闭养护装置技术费用最低，覆盖洒水养护费用最高。在本工程中采用封闭养护装置比传统覆盖洒水养护可节约1500万元，比喷养护剂养护可节约620万元。

表1 渠道护坡混凝土主要几种养方式费用表 单位：元/m2

2.3 传统养护和封闭养护使用效果对比

为检测封闭养护对混凝土板早期干缩裂缝的控制效果，在保证混凝土拌合物质量的前提下，现场选择初期毡毯养护段连续长度1713m和封闭养护段连续长度2213m进行裂缝统计，因纵向裂缝和贯通性横向裂缝成因有所不同，因此统计时将纵向裂缝和横向裂缝区分开来进行,统计见表2。

表2 裂缝对比统计表

从裂缝统计结果可以看出渠道边坡混凝土板养护采用封闭养护比传统的毡毯洒水养护纵向裂缝减少88%，横向缝减少35%。

纵向缝减少的幅度大，主要是因为纵向裂缝是由混凝土表面失水干缩和坍落度大引起的，其中因表面失水干缩引起的裂缝居多，因为封闭养护为混凝土板营造了一个湿养环境，因此有效地减少了混凝土板表面的干缩裂缝；横向裂缝减少的幅度小一些，主要是因为横向裂缝是由于不能及时将大面积混凝土板分割造成的，虽然封闭养护对延缓横向贯通性裂缝有一定作用，但却不能有效地减少横向贯通性裂缝，只有及时切割，才能有效地减少横向贯通性裂缝。

2.4 封闭养护膜下湿度与试验室养护对比

现场实测封闭养护膜下湿度与试验室养护湿度大于90%进行对比。效果一：，一天内供水两次，早上9点左右、下午5点左右各供养护用水一次，在膜下补水前最小膜下湿度为65%，补水后最大膜下湿度为97%，12 d平均膜下湿度达89%，接近试验室养护湿度，见表3。

表3 膜下湿度实测值表

效果二：，一天内供水一次，早上8-10点供养护用水一次，中午测膜下湿度，最小膜下湿度为66%，最大膜下湿度为74%，14天平均膜下湿度达69%，见表4。

表4 膜下湿度实测值表

3 结论

本工程封闭养护装置的使用，在夏季干热多风缺水气候条件下，营造了一个与外部恶劣大气环境相隔离、封闭及均衡的湿养环境，确保混凝土的养护质量及设计指标保障，有效地防止或控制大面积薄壁混凝土早期干缩裂缝的发生，并获得了国家实用新型专利。

图3 封闭式养护装置养护现场图

由于可重复利用的该养护装置发明和应用，避免了养护废弃物对外部环境的污染；与常规养护方式对比，降低了养护成本，提高了养护效率，节水90%以上，费用是通常养护方法的1/3，减轻了劳动强度。为干热多风缺水地区大型调水工程大面积薄壁混凝土施工提供简单便捷的新养护方式，并为同类混凝土施工编制养护规范标准提供了工程实例。

[1]水工混凝土施工规范，DL／T5144-2001.

[2]水工混凝土试验规程，SL352-2006.

[3]吕斌.全封闭膜下喷滴灌养护技术在渠道机械化衬砌混凝土中的应用，黑龙江水利科技，2012，9.

[4]牛尚峰.浅析渠道衬砌混凝土裂缝的成因及控制要点,中国新技术新产品,2012，1.