張家鵬

（中鐵二十二局集團第二工程有限公司， 北京 100000）

1 研究背景

混凝土養(yǎng)護對保證結構工程的耐久性至關重要，養(yǎng)護工作不到位會引起混凝土表面龜裂，后期導致工程結構過早劣化，影響鐵路工程的耐久性?；陴B(yǎng)護對混凝土質量的重要性，我國在《鐵路混凝土結構耐久性設計規(guī)范》（TB10005-2010）、《鐵路混凝土工程施工技術規(guī)程》（Q/CR9207-2017）等多個標準中對新澆筑混凝土的養(yǎng)護進行限制，實現及時養(yǎng)護，以提高混凝土質量[1-3]。西北干旱地區(qū)氣候的相互、交替影響，構成了氣候多變、雨量較少以及年、日溫差較大等特點。低谷地帶，夏季最高氣溫可達35～40℃，高山臺地冬季最低氣溫可降至-15～-20℃，有的晝夜溫差達30～35℃，在如此嚴酷環(huán)境下對混凝土的養(yǎng)護顯得尤為重要[4]。

對于鐵路混凝土結構，傳統(tǒng)養(yǎng)護方法主要有人工灑水養(yǎng)護和噴灑養(yǎng)護劑養(yǎng)護，但這兩種方法在實際應用中均存在較大不足，難以實現對鐵路混凝土結構的有效養(yǎng)護。人工灑水養(yǎng)護存在的不足主要體現在灑水養(yǎng)護的頻次和水量難以保證，導致混凝土的養(yǎng)護濕度難以滿足規(guī)范要求。在西北嚴重缺水的地區(qū)這一問題體現得愈發(fā)突出[5]。此外，在早期剛澆筑的混凝土表面直接噴灑冷水易加劇現澆混凝土結構表面與內部的溫差，增大開裂風險。噴灑養(yǎng)護劑養(yǎng)護雖然規(guī)避了人工灑水養(yǎng)護時補水不及時、加劇溫差、適用范圍有限的問題，但養(yǎng)護劑在實際施工中往往難以保證噴灑的均勻性，易發(fā)生漏刷、漏噴等現象。經測試，使用養(yǎng)護劑養(yǎng)護的混凝土實際失水率大多在20%以上，保濕養(yǎng)護效果仍有待提升，同時，其對混凝土尚無保溫養(yǎng)護效果。

針對目前鐵路工程中混凝土養(yǎng)護存在的問題，中蘭鐵路漫灣特大橋橋墩在混凝土養(yǎng)護中使用中國鐵道科學研究院開發(fā)的保溫保濕養(yǎng)護膜，這種養(yǎng)護膜是一種使用便捷、可牢固緊密粘貼于不同形狀混凝土表面，在平原地區(qū)使用時無需后續(xù)補水，對混凝土有較好的養(yǎng)護效果，并且完成養(yǎng)護后方便揭開取下收走，不會留下殘留污染。這種保溫保濕養(yǎng)護膜在西北干旱地區(qū)對混凝土養(yǎng)護效果尚無相關研究應用。

2 工程應用

2.1 工程概況

中蘭鐵路漫灣特大橋共有78個墩臺，最高橋墩高達54m，傳統(tǒng)養(yǎng)護方式難以實現對混凝土有效養(yǎng)護?；炷恋呐浜媳热绫?所示。保溫保濕養(yǎng)護膜主要由三層結構組成，靠近混凝土一側為一層無紡布，主要起到與混凝土面貼合作用，保證養(yǎng)護材料與混凝土有較好的附著力，中間層為保水層，可保證養(yǎng)護過程中有足夠的水分，最外側為保濕層，保證在養(yǎng)護過程中水分子不散失。

表1 橋墩混凝土配合比 kg/m3

2.2 施工工藝

保溫保濕養(yǎng)護膜的施工工藝流程為：材料準備→施工準備→養(yǎng)護膜纏繞→養(yǎng)護→養(yǎng)護膜拆除→墩身表面清理。

混凝土拆模后，復合養(yǎng)護膜纏繞前，用配套試劑均勻噴灑濕潤墩身表面，然后將保溫保濕復合養(yǎng)護膜按照整卷寬幅，按墩身從上至下的順序一層疊一層進行螺旋纏繞包裹完成。每層養(yǎng)護膜纏繞時需貼緊密，排出膜內空氣，下層需與已纏繞完成的上層養(yǎng)護膜搭接長度10～15cm，再輔以寬幅在5～10cm透明膠帶進行上下兩層養(yǎng)護膜的粘貼。纏繞養(yǎng)護膜工人與粘貼透明膠帶工人及時跟進，避免養(yǎng)護膜下滑致使搭接長度不足或無搭接。在纏繞過程中發(fā)現養(yǎng)護膜與墩身表面存在粘貼不緊密的情況時，采用乳粘膠局部進行粘貼加強。

3 結果與討論

3.1 養(yǎng)護效果

墩身混凝土的濕度數據通過無線傳感器采集，結果如圖1所示。由于包裹上保溫保濕養(yǎng)護膜時內部水分很多，濕度為100%，隨著時間的延長，膜內的水分由于重力作用向下流失，但膜內吸水材料已經充分保水，緩慢向膜內空間釋放水分子，維持濕度在95%以上，保證表面混凝土充分水化?；炷琉B(yǎng)護14d時膜內仍然呈濕漉漉狀態(tài)，表明外側的保濕膜有很好的阻隔水分子散失的作用。

圖1 養(yǎng)護不同時間混凝土表面濕度

用氣體滲透系數儀和表面電阻率儀對混凝土表面進行無損檢測。采用傳統(tǒng)養(yǎng)護方式的橋墩混凝土，其表面氣體滲透系數為1.04×10-16m2，采用保溫保濕膜養(yǎng)護的橋墩混凝土表面氣體滲透系數為0.21×10-16m2，降低了79.8%。采用傳統(tǒng)養(yǎng)護方式的橋墩混凝土，表面電阻為32.5kΩ，采用保溫保濕技術養(yǎng)護的混凝土表面電阻為48.7kΩ。上述結果表明，保溫保濕養(yǎng)護技術可以顯著提高混凝土表面的密實性，降低空氣分子在混凝土中的擴散速率。

測試不同養(yǎng)護方式下所得橋墩混凝土的表面回彈強度，可以看出在保溫保濕養(yǎng)護方式下，混凝土強度發(fā)展速率較快，平均回彈強度為33MPa，采用傳統(tǒng)養(yǎng)護方式所得的混凝土的平均回彈強度為29.3MPa。這是因為保溫保濕養(yǎng)護膜養(yǎng)護的混凝土表面濕度一直＞95%，混凝土水化程度高，并且保溫保濕養(yǎng)護膜有保溫作用，在較高的環(huán)境溫度下混凝土的強度發(fā)展快。而傳統(tǒng)養(yǎng)護方法所得的橋墩混凝土表面濕度得不到保障，表面溫度與環(huán)境溫度相當，在西北大風干旱地區(qū)晝夜溫差大，混凝土強度發(fā)展緩慢。

3.2 微觀結構分析

為了進一步研究不同養(yǎng)護方式對橋墩混凝土微觀結構的影響，分別用壓汞分析儀、電子掃描顯微鏡、X射線衍射等分析了材料的微觀結構，以期深入研究保溫保濕養(yǎng)護技術對混凝土表面結構的影響。在傳統(tǒng)養(yǎng)護條件下，混凝土的最可幾孔徑為110.8nm，孔隙率為25.4%，采用保溫保濕養(yǎng)護膜養(yǎng)護的混凝土，最可幾孔徑為60nm左右，孔隙率為21.9%，說明保溫保濕養(yǎng)護可以細化孔徑，分析原因是在保溫保濕養(yǎng)護條件下，混凝土的水化速率快，水化程度高，使表面更密實。

用掃描電子顯微鏡觀察表面混凝土的形貌，如圖2所示，可以發(fā)現采用保溫保濕養(yǎng)護的混凝土密實，幾乎看不到孔洞，傳統(tǒng)養(yǎng)護方式所得混凝土內部有小的裂紋或孔洞，表現出有孔洞的不非常密實的結構，上述結構與壓汞分析結果一致。

圖2 不同方式養(yǎng)護14d表面混凝土微觀形貌

為了研究不同養(yǎng)護方式對混凝土水化產物的影響，用X射線衍射表征水化產物，如圖3所示，可以看出不同養(yǎng)護方式下混凝土的水化產物的X射線衍射譜圖相同，意味著保溫保濕養(yǎng)護只改變了混凝土的水化進程和形貌，并未改變混凝土水化產物的組成。

圖3 不同方式養(yǎng)護14d表面混凝土X射線衍射譜圖

4 結束語

為提高西北大風干旱地區(qū)鐵路混凝土結構的耐久性，本文采用了新型保溫保濕養(yǎng)護技術對橋墩混凝土進行了養(yǎng)護，并與傳統(tǒng)養(yǎng)護方式下橋墩混凝土性能做了對比。采用保溫保濕養(yǎng)護的橋墩混凝土表面濕度始終大于95%，混凝土強度發(fā)展快，表面回彈強度為33MPa，并且強度值離散性低，傳統(tǒng)養(yǎng)護方式的橋墩混凝土表面回彈強度為29.3MPa。保溫保濕養(yǎng)護技術可以顯著提高混凝土表面的密實性，表面氣體滲透系數由1.04×10-16m2降低到0.21×10-16m2。采用壓汞分析、掃描電鏡、X射線衍射等手段分析了不同養(yǎng)護方式下所得混凝土的微觀結構，表明保溫保濕養(yǎng)護方式可以促進混凝土水化，降低混凝土的孔隙率，但不會改變混凝土水化產物，使混凝土獲得了更佳的性能。