北疆地區渠道工程襯砌混凝土養護技術分析與探討

□趙向波（新疆額爾齊斯河流域開發工程建設管理局）

1 工程概況

北疆某供水工程為Ⅱ等大（2）型工程，輸水渠道全長112.721 km，設計引水流量55～48m3/s。渠道為梯形斷面，底寬6m，渠深4.80～4.60m，邊坡1:2.50，縱坡1:10000。渠道結構形式從下依次是：膠結砂礫料找平層，0.60mm厚的兩布一膜，10 cm厚薄壁混凝土板。

2 渠道混凝土養護

2.1 養護方式選擇

2.1.1 覆蓋草簾、氈毯，灑水保濕

該種傳統養護方式是目前國內長距離調水工程采用的主要方式。其長處在于所用的草簾、氈毯材料成本相對較低，缺陷是在覆蓋草簾、氈毯的傾斜襯砌混凝土板面上灑水，存在不易保水、養護效果差、混凝土質量無法保證的問題。

2.1.2 養護膜：分土工膜或復合土工膜、節水保濕養護膜兩種

該養護方式是利用土工膜的防滲功能，將混凝土表面和空氣隔離以保水養護。這種養護方式仍需要定期向膜下混凝土面灑水保濕，但對較大面積混凝土面鋪設養護膜，需要重復掀起、壓蓋養護膜端頭，勞動強度大，如遇大風等惡劣天氣則很難完成。這種養護方式的優點主要是厚度大的養護膜可以重復利用，且保水性能好于草簾、氈毯。

節水保濕養護膜是以新型高分子吸水材料為核心，以塑料薄膜為載體，養護期間只需在混凝土面鋪設節水保濕養護膜時澆一次水，養護期間混凝土表面可始終保持濕潤。但由于材料自身厚度薄，在干熱多風的環境下，極易破損并被風刮起而失去作用，該膜只能一次性使用。

圖1 氈毯養護圖

2.1.3 涂刷養護劑

養護劑是在混凝土拆模后或初凝后立即在其表面涂刷形成一層封閉的膜，利用混凝土內部自身的水分進行養護，養護期間不需要灑水。現在主要用于斜面、立面及外因干擾小的建筑物，養護效果比較好。而國內建筑市場中，養護劑產品較多，養護效果差異較大。養護劑原理是根據外界氣溫涂刷被養護混凝土后至少要在24-36 h后才能形成較為穩固的保護膜，并且養護期還要避免與重物、尖銳物品接觸破壞已形成的封閉膜。而本工程長距離襯砌渠道混凝土板是由大型機械鋪設完成的，機械化程度較高，其為連續的大面積板塊狀，為防止板塊收縮產生裂縫，根據氣溫在混凝土板澆筑完成后的10-36 h必須進行結構縫切割，但該時間卻與涂刷養護劑后可進行人工作業的時間相沖突，同時切割作業也難以避免對養護劑形成的封閉膜造成局部的損壞，影響養護效果。因此，本方法在長距離調水大型渠道機械襯砌薄壁混凝土板的養護中未被普遍使用。

本工程在分析上述養護方式優缺點的基礎上，圍繞長保濕、可循環、易操作、低成本、少用人的指導思想，利用土工膜的防滲功能，噴滴灌管道送水高效便利的特點，輔助膠帶粘接等閉氣措施，經反復試驗和改進，發明了大型渠道襯砌混凝土板封閉養護裝置。

圖2 養護渠道襯砌混凝土板的裝置結構示意圖

2.2 封閉養護裝置技術經濟效益對比分析

封閉養護裝置與以往的養護方式成本組成不同，材料循環使用次數多，并且大大節約了用水及養護用工，特別適合配合機械化襯砌混凝土的養護工作，對比分析見表1。從表中對比分析可知：封閉養護裝置技術費用最低，覆蓋灑水養護費用最高。在本工程中采用封閉養護裝置比傳統覆蓋灑水養護可節約1500萬元，比噴養護劑養護可節約620萬元。

表1 渠道護坡混凝土主要幾種養方式費用表 單位：元/m2

2.3 傳統養護和封閉養護使用效果對比

為檢測封閉養護對混凝土板早期干縮裂縫的控制效果，在保證混凝土拌合物質量的前提下，現場選擇初期氈毯養護段連續長度1713m和封閉養護段連續長度2213m進行裂縫統計，因縱向裂縫和貫通性橫向裂縫成因有所不同，因此統計時將縱向裂縫和橫向裂縫區分開來進行,統計見表2。

表2 裂縫對比統計表

從裂縫統計結果可以看出渠道邊坡混凝土板養護采用封閉養護比傳統的氈毯灑水養護縱向裂縫減少88%，橫向縫減少35%。

縱向縫減少的幅度大，主要是因為縱向裂縫是由混凝土表面失水干縮和坍落度大引起的，其中因表面失水干縮引起的裂縫居多，因為封閉養護為混凝土板營造了一個濕養環境，因此有效地減少了混凝土板表面的干縮裂縫；橫向裂縫減少的幅度小一些，主要是因為橫向裂縫是由于不能及時將大面積混凝土板分割造成的，雖然封閉養護對延緩橫向貫通性裂縫有一定作用，但卻不能有效地減少橫向貫通性裂縫，只有及時切割，才能有效地減少橫向貫通性裂縫。

2.4 封閉養護膜下濕度與試驗室養護對比

現場實測封閉養護膜下濕度與試驗室養護濕度大于90%進行對比。效果一：，一天內供水兩次，早上9點左右、下午5點左右各供養護用水一次，在膜下補水前最小膜下濕度為65%，補水后最大膜下濕度為97%，12 d平均膜下濕度達89%，接近試驗室養護濕度，見表3。

表3 膜下濕度實測值表

效果二：，一天內供水一次，早上8-10點供養護用水一次，中午測膜下濕度，最小膜下濕度為66%，最大膜下濕度為74%，14天平均膜下濕度達69%，見表4。

表4 膜下濕度實測值表

3 結論

本工程封閉養護裝置的使用，在夏季干熱多風缺水氣候條件下，營造了一個與外部惡劣大氣環境相隔離、封閉及均衡的濕養環境，確保混凝土的養護質量及設計指標保障，有效地防止或控制大面積薄壁混凝土早期干縮裂縫的發生，并獲得了國家實用新型專利。

圖3 封閉式養護裝置養護現場圖

由于可重復利用的該養護裝置發明和應用，避免了養護廢棄物對外部環境的污染；與常規養護方式對比，降低了養護成本，提高了養護效率，節水90%以上，費用是通常養護方法的1/3，減輕了勞動強度。為干熱多風缺水地區大型調水工程大面積薄壁混凝土施工提供簡單便捷的新養護方式，并為同類混凝土施工編制養護規范標準提供了工程實例。

[1]水工混凝土施工規范，DL／T5144-2001.

[2]水工混凝土試驗規程，SL352-2006.

[3]呂斌.全封閉膜下噴滴灌養護技術在渠道機械化襯砌混凝土中的應用，黑龍江水利科技，2012，9.

[4]牛尚峰.淺析渠道襯砌混凝土裂縫的成因及控制要點,中國新技術新產品,2012，1.