桥墩覆膜补水养护新方法

摘要： 本文在深入了解混凝土养护重要性的基础上，针对桥梁墩台养护作业面临的困境及存在的问题，推荐了覆膜+补水养护的新方法，详细介绍了加压上水装置的组成和使用方法，谨供工程技术领域同行参考。

Abstract： The paper analyzes the importance of concrete conservation. Aiming at the difficulties in pier conservation， the paper puts forward a new method of film and water conservation， and presents the component of pressurized water equipment and use， for serving as reference for the peer.

关键词： 桥墩；混凝土；养护；方法

Key words： piers；concrete；conservation；method

中图分类号：U443.22 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）14-0088-03

0 引言

混凝土是道路、桥梁、隧道、机场、码头、水库大坝、房屋等土木建筑工程的主要材料。近年来，根据大规模建设需要，对混凝土的性能也提出了更高的要求，逐渐向高强度、耐久性方向发展；在施工技术和施工设备方面也有了明显的进步。

可以追溯到古老的年代，其所用的胶凝材料为粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世纪20年代出现了波特兰水泥后，由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的强度和耐久性，而且原料易得，造价较低，特别是能耗较低，因而用途极为广泛。

随后，有人发表了水灰比等学说，初步奠定了混凝土强度的理论基础。以后，相继出现了轻集料混凝土、加气混凝土及其他混凝土，各种混凝土外加剂也开始使用。60年代以来，广泛应用减水剂，并出现了高效减水剂和相应的流态混凝土；高分子材料进入混凝土材料领域，出现了聚合物混凝土；多种纤维被用于分散配筋的纤维混凝土。现代测试技术也越来越多地应用于混凝土材料科学的研究。

在桥梁工程建设中，以采用钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土结构为主，具有技术成熟、经久耐用等优点。梁体大量采用标准跨度的设计，便于工厂化集中预制生产和质量监控，收到了简化施工、降低投资、加快进度等方面的成效，被设计者广泛采用。

桥梁墩（台）方面，因所处地质、地形、气候、施工设备等多种条件的制约，采取单独设计。施工方法则根据不同的墩形、高度等采取不同的方法。在基础施工、模板类型、起重设备等方面也有了长足的进步。

桥梁墩台施工质因受外界条件的制约，已成为桥梁质量控制的难点。经过改革开放30年来的大规模建设，在墩台高度、强度、外形等方面有了较快的发展。随着建设者质量意识的不断提高，特别是混凝土强度和耐久性等混凝土内在质量得到了较好的控制，目前，质量控制重点有逐渐由内在质量向外观质量转移的趋势。

1 混凝土养护的重要性

除混凝土拌和物本身品质外，对刚浇筑后的混凝土实施精心养护，是提高混凝土早期和最终力学特性，保证混凝土抗渗性、耐久性等指标的重要手段。当养护不到位时，极易出现混凝土表层混凝土表面品质降低，其主要原因是，环境湿度小于混凝土内部湿度时，混凝土内部遗留水分蒸发通道和孔隙导致表层疏松；养护持续性差，混凝土表面干湿交替，在混凝土强度较低时，受到温湿度反复变化，形成了表面干缩和温度裂缝；在强度增长期内混凝土表层受到外界影响最大，导致表层一定范围内混凝土强度永久性损失。当表层混凝土出现空隙、裂隙时，极易导致置于内部的结构钢筋生锈（钢筋保护层一般3～5cm），当混凝土开裂达到一定宽度和深度时，将影响整个钢筋混凝土结构的寿命。

1.1 混凝土养护的有关规定 混凝土浇筑密实成型后，在自然气候条件下采取保湿防干、保湿防冻等措施，使之获得所需强度和其它性能（如耐久性等），该法被称为自然养护法。《混凝土结构工程施工质量验收规范》规定，混凝土浇筑完毕后，应在12h以内对混凝土加以覆盖和保湿养护；采用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥拌制的混凝土要求养护7d以上；掺用缓凝型外加剂或有抗渗要求的混凝土养护14d以上；浇水次数应能保持混凝土处于湿润状态；养护用水应与拌制用水相同。

1.2 混凝土养护的目的 通俗的讲，养护是混凝土施工的重要工序之一。混凝土在硬化过程中，极易受高温、大风等自然因素影响出现混凝土表面水分损失过快而中断水泥的水化过程。混凝土养护就是为保证混凝土表面不出现早期干燥，使混凝土周边具有高湿度的小环境，保证混凝土表面水泥有足够的水进行水化，以获得设计期望的混凝土潜在性能，达到防止混凝土过早干燥，产生早期开裂的目的。混凝土养护的关键是为混凝土提供适合的温度、湿度条件。既要预防脱水干缩，又要预防温度收缩导致混凝土表面发生开裂。

1.3 混凝土常用的养护方法 洒水养护是一种传统的混凝土自然养护方法，通过洒水既可保证混凝土表面湿润，可有效防止混凝土脱水过快影响混凝土最终强度，又可防止混凝土表面出现干缩开裂。洒水养护不失为一种简单易行、经济实用的养护方法，仍被工程界广泛采用。

养护是混凝土施工必不可少的工艺过程，自然养护需要大量的养护水。水资源的日益短缺使人们的节水意识日趋增强，相应的节水措施也应运而生，以混凝土养护用水来说，人们采取保持新浇混凝土内部水分免于蒸发损失的措施来替代传统的供水养护措施，既达到节水目的又简化了养护工艺。此外，对于那些洒水养护不便的特殊结构（如桥梁桥墩等），保水养护方法尤其能体现出其技术经济优势。

近年来，在洒水养护技术的基础上，又成功引用了织物覆盖吸水保湿、覆膜包裹减少水分蒸发、滴灌补水等技术，丰富了混凝土养护方法，取得了简化养护工作量、提高养护效果、降低水耗等方面的实效。随着科学研究的深入，出现了以养护剂、养护模为代表的新产品和养护新技术。

2 桥梁墩台混凝土养护面临的困境

2.1 养护困难 桥梁墩台是具有一定高度的竖向结构物，目前，一般低矮桥墩采用整体钢模（图1）一次性浇筑，低矮桥墩养护相对容易。高墩多采用翻模（图2）施工，高墩养护相对困难。

当采用直接洒水养护方法时，需长期（一般7～14天）保留脚手架或折返式坡道，占用大量施工器材，导致施工器材周转利用率较低；养护人员每天需数次攀爬至墩顶，对墩身和墩顶进行洒水养护，工作量大；用水直接喷洒墩身和墩顶托盘，在阳光、高温和风作用下，水分蒸发较快，要保证养护质量，每天必须反复多次洒水养护；低桥墩借助洒水车的压力直接向桥墩喷洒实施养护，但喷洒反弹率高；高墩用潜水泵将水送至墩顶，喷洒时又受墩顶托盘（墩帽尺寸往往大于墩顶墩身）影响，水不能全部被喷洒在墩身上，造成部分能耗和水资源的浪费；

当采用附膜（塑料布包裹）保湿养护法（见图3）时，即用塑料布将桥墩包裹起来，防止混凝土水分蒸发，利用自身水分提供混凝土水化需要，从而达到养护效果。但在具体实施中，常出现包裹不及时、包裹不严、固定不牢、大风吹破失效、高墩操作困难等现象，中断或放弃正常养护，导致桥墩的养护效果较差，甚至出现混凝土逊强、开裂等，直接影响混凝土的使用寿命（见图4）。

当采用喷洒养护液进行养护时，用涂抹或喷雾器喷洒方式，可在混凝土表面快速形成一层封闭膜，使混凝土与外界空气隔离，起到防止水分蒸发，保证混凝土自身水分满足水泥完全水化的作用。养护剂使用方便、养护效果好。但因其具有PH值高达12～14（强碱性需做好安全防护），并且养护剂成分中多含有氯化物、硫酸盐等有害物质对环境负面影响等原因，养护液技术普及率较低、销量少、成本仍相对偏高。

2.2 养护质量控制困难 桥墩越高养护难度越大，面对桥梁墩养护操作的实际困难，施工人员往往养护作业不及时、不到位，质量监控部门也无法做到严格的过程控制，导致墩台的最终质量下降。也有人曾提出提高混凝土配合比强度的方法来保证混凝土最终强度满足设计要求的做法，但势必提高整个墩身的混凝土强度，从而加大施工成本；同时混凝土强度越高，养护不到位时表面越容易出现开裂，混凝土的抗渗性仍无法得到保障。

3 高桥墩洒水养护气压上水新方法简介

在充分分析桥梁墩台（特别是高墩）养护作业面临的实际困难、质量与成本矛盾的基础上，经反复研究、试验，开发了一种“气压式高墩上水养护装置”和养护方法。

该方法是以覆膜包裹桥墩防止水分蒸发，随时向覆膜内补水保持混凝土湿润为手段的覆膜+补水养护法，其关键技术是严密包裹和气压上水装置。

3.1 气压式高桥墩养护上水器的组成 气压式高墩养护上水器由墩下耐压蓄水罐、水位显示器、压力表、进水控制阀、出水控制阀、进气控制阀、自动排气减压阀、上水管路、墩顶环状喷水管、墩顶储水桶及墩顶储水桶补水管、上水管逆止阀等组成。见图5。

为了控制喷水方向性，在环向喷淋管上加装了导向胶条，导向胶条形状见图6。水被环向喷洒在墩身上，并沿着墩身向下流淌，达到湿润墩身、防止浪费的目的。

3.2 加压上水装置的基本原理

加压送水：向耐压储水罐内加入一定的空气压力，利用气体压力将水推送至墩顶；

墩身喷淋：利用墩顶环状喷水管，将具有一定压力的水直接向墩身喷洒，实施墩身洒水喷淋养护；

墩顶养护：在墩身喷淋养护的同时，也将水送至墩顶蓄水桶内，经桶底微小孔缓慢渗漏，实施墩帽养护；

缓慢补水：利用墩顶的蓄水桶储存的水量，在势能的作用下缓慢释放，延长墩帽和墩身的养护时间，减少每天的养护工作量。

3.3 技术要点 耐压蓄水罐：在耐压蓄水罐（可用高原用大容积高压锅替代）体上，安装进水漏斗及截止阀，便于向罐内补水后保压；在耐压蓄水罐体上分别安装进气嘴和逆止阀（可用轮胎气门嘴替代），便于向罐体内压入压缩空气并保压；在罐体顶部安装压力表，以便随时掌握罐体内的压力；在罐体上安装自动减压阀，以保证安全；在罐体上安装出水管及控制阀，便于根据需要控制出水量。

输水及喷淋管路：采用透明PVC软胶管或PU软胶管作为竖直上水管，在墩身上每10～15m高度安装环向喷淋管，管身穿刺喷水小孔，环向喷淋管外侧安装导向胶条，控制喷水方向（参见图6）；将竖向上水管、环向喷淋管、墩顶补水管用三通联通，并接通墩顶蓄水桶。上水管下端应离地面1.5m以上，并安装截止阀。

墩顶蓄水桶：在墩顶设置蓄水桶（可用减水剂塑料桶替代），桶底穿刺微孔（直径0.5～1mm），在离桶底50mm的桶壁上开孔安装进水口及密封件（见图7）。墩顶蓄水桶应采取必要的防风固定措施。

3.4 桥墩覆膜补水养护方法 一般桥墩混凝土浇筑完成拆除模板后，立即自上而下用塑料布螺旋形严密包裹桥墩（保证补水时水不会从接缝处流出），重叠宽度50mm以上；每10～15m高度布置一道环向喷淋管，墩顶布置蓄水桶并接通补水管道。并用绳索对覆膜（塑料布）进行必要的防风保护。

将耐压蓄水罐置于地面，接通上水管路，利用高压气筒向蓄水罐加压，当压力水头（1kg/cm压力相当于10m压力水头）大于墩高时，即可打开出水阀向墩顶送水实施养护，直至墩顶蓄水桶水满溢出后，关闭出水控制阀和上水管逆止阀，养护工作结束。可将耐压蓄水罐移至另一桥墩实施养护。

当遇到采用翻模施工的高墩时，每次拆除模板后，及时安装环向喷淋管和喷水导向胶条（或向上移动喷淋管），实施墩身喷淋洒水养护。当混凝土外露面高度达到10～15m时，用塑料布向下螺旋形严密包裹墩身，并处理好上下包裹层的借口（重叠部分下压上），用绳索防风固定。直至桥墩封顶时，安装墩顶蓄水桶，接通养护管路系统，实施正常养护。

4 应用效果及推广价值

4.1 使用方便 采用气压上水装置进行桥墩养护，简化了养护手段，只需在拆除模板和脚手架的同时，在桥墩顶摆放蓄水桶、接通环状管路和上水管道，送水车将水送至桥墩位置时，用高压气筒向加压上水器内打气加压即可将水送至墩顶，实现对桥墩的养护。

4.2 省水、节能 采用覆膜+补水养护法，改变原有的养护作业方式，用水量大幅下降；在施工现场用电不方便的情况下，可采用人工打气的方式完成养护作业，节省能源；压缩空气对环境无任何污染。

4.3 经济、实用 采用覆膜+补水养护法，可提前拆除脚手架，提高周转材料的利用率，降低周转材料占用成本；养护时只需配备1台送水车、1套加压上水器压力罐、1～2个高压气筒等周转工器具，2个工人，每个桥墩只一次性使用1套环状喷水管和上水管道，设备简单，成本低；由于采用了墩顶蓄水桶和缓慢渗流补水湿润技术，1次养护后维持混凝土表面湿润时间大大加长，可减少养护次数，降低成本。

与以往直接洒水养护方式相比，节水率在80%以上、节能率80～100%、节省设备购置及使用费50%以上，节省人工60%以上，经施工现场实践检验，操作方便、方法可靠、经济实用、综合成本降低80%以上，建议在桥梁工程的桥墩养护中推广使用。

5 结束语

覆膜补水养护法，利用可移动的加压上水装置，配合墩身补水养护系统，实施桥墩的覆膜+补水养护，装置简单、便于操作、养护工作易于落实到位，经现场使用养护效果良好（见图8）。同时，用工量和劳动强度大幅降低，减少了能耗和水资源的浪费。该上水装置已获得国家专利局实用新型专利授权（专利号：ZL2010 2 0299477.1）。专利证书见图9。

参考文献：

[1]《混凝土强度检验评定标准》GBT50107-2010.

[2]柏斌.桥梁施工中混凝土养护技术探讨.山西建筑，2011（24）.

[3]杨伯科.混凝土新技术应用手册[M].吉林科学技术出版社.