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节水保湿养护膜在衡枣高速公路中的应用

李  航

(湖南交通职业技术学院,湖南 长沙 410004)

摘  要:介绍了衡枣高速公路水泥混凝土路面采用的新型节水保湿养护膜养生的作用机理、施工方法,将其养生效果与养护剂养生进行了对比分析,指出节水保湿养护膜是一种良好的养生材料,提出了特殊气候条件下的综合养生措施。

关键词:节水保湿养护膜;水泥混凝土路面;养生;高速公路

 

养生是水泥混凝土路面施工中的一个重要环节,其施工质量的好坏将直接影响到路面的强度和耐久性等方面。混凝土中的拌和用水量,除了提供水泥水化需要外,有相当一部分是为了提供拌和物润滑,即保证工作性而多加的水。这部分水如果不蒸发的话,被认为是足以保证混凝土自身强度增长,即满足其养生需要的。从这一点出发,混凝土路面养生方法主要分为2大类:一类是覆盖保湿养生;一类是养护剂养生。传统的养生方法是覆盖草袋、麻袋等洒水保湿。但其用水量和人工、机械消耗量都很大,明显不适用于高速公路路面施工效率高、面积大的情况。而单一采用喷洒养护剂的方法进行养生,又可能出现因养护剂质量达不到标准、局部漏喷和喷洒剂量不足等原因而导致养生失效的情况。因此,为保证水泥混凝土路面施工质量,目前国内高速公路主要是采用喷洒养护剂养生与覆盖麻袋或农膜保湿养生相结合的方法。湖南省衡阳至枣木铺高速公路水泥混凝土路面施工中主要采用覆盖保湿养生,但采用的覆盖物并不是麻袋或农膜,而是一种新型的节水保湿养护膜。笔者通过衡枣高速公路第28合同段的现场施工和试验检测,就节水保湿养护膜养生方式的作用机理、施工方法和使用效果进行分析研究,得出了几点可供参考的结论。

1 工程概况

    衡枣高速公路第28合同段主线里程桩号k158+900~k185+407.83全长

    26.527㎞。水泥混凝土路面施工时间为2003年5月至10月,总共历时6个月。路面采用C35水泥混凝土,设计弯拉强度5.5MPa,设计厚度28㎝。路基宽度26m,双向四车道,主线路面半幅宽度11.25m,中央分隔带宽度2.0m。单位体积混凝土配合比为水泥360㎏、碎石1249㎏、砂687㎏、粉煤灰43.2㎏、水161㎏、高效缓凝减水剂2.88㎏、引气剂0.14㎏。混凝土混合料由德国Stetter拌和楼进行拌和,自卸汽车运至施工现场。采用SF-5004滑模摊铺机铺筑8.25m主板,三辊轴机组铺筑2.5m边板,主板和边板均采用节水保湿养护膜养生。小型机具铺筑0.5m左侧路缘带、桥头过渡板、帐篷、施工缝接头等部位,采用喷洒养护剂同时覆盖农膜保湿的方式养生。

    2 节水保湿养护膜的作用机理

    节水保湿养护膜是以新型可控高分子吸收材料为主材的复合膜,分为面膜和芯膜。面膜为黑色不透光塑料薄膜,具有抗拉强度高、软化温度高、密封性能好和可重复使用等优点,作用是阻断混凝土与外界的水分交换。芯膜为超薄塑料薄膜,透水性好,其上吸附着专用于混凝土的颗粒状的高分子核心材料。高分子核心材料具有吸水速度快、吸水倍率高、降解完全等特点。芯膜吸收水分后有极强的保水能力,控制水分向空气中散发,由于芯膜紧贴路面,可通过毛细管现象向混凝土不断传递水分,供水均匀连续,使水泥水化在最佳条件下进行。

    3 节水保湿养护膜养生的施工方法

    3.1 一般气候条件下的养生措施

        春、秋季一般气候条件下,当混凝土面板缩缝锯切完毕且清除锯屑后,立刻洒水湿润路面,然后采用特制的移动式盖膜机将卷成筒状的芯膜展开铺满整个路面(面板两边的侧壁也必须全部覆盖),注意相邻芯膜的搭接宽度至少10㎝。接着洒水使芯膜吸足水分,直至芯膜鼓起高度达3~5㎜,最后将大块面膜罩在芯膜上。罩住后,面膜顶上和两边用砂石或麻条等压住,以防被风吹起,相邻面膜同样要保证足够的搭接宽度(至少50㎝)。由于芯膜的保有水量超过混凝土中水泥水化作用所需水量数倍以上,因此养护期内不再浇水。衡枣高速公路水泥混凝土中掺配了一定量的粉煤灰,必须养生14d后方可拆除养护膜,一般混凝土7d即可拆膜。

        3.2 特殊气候条件下的养生措施

        刮风天和高温季节施工,由于混凝土表面蒸发量很大,若不尽早、尽快开始养生,路面很容易出现大量微裂缝,严重影响路面的强度和耐久性。而节水保湿养护膜必须在混凝土硬结且切缝完成之后才能开始进行养生,此时必然会出现上述质量问题。衡枣高速公路在刮风天和热天施工时,根据温度高低和风力大小,采用在面板摊铺完成后立即覆盖农膜,或先喷洒养护剂再覆盖农膜的方式进行保湿养生。待面板混凝土达到切缝强度后,再揭开农膜锯切缩缝,最后按常规覆盖节水保湿养护膜养生。衡枣高速公路的施工实践证明,这种综合养生措施在特殊气候条件下取得了很好的效果。第28合同段全部26㎞路面无一块面板因气候原因出现微裂缝,由于本合同段水泥混凝土路面在10月底就已全部完工,并未经历低温季节施工。实际上冬季施工与上述刮风天和热天施工的养生措施基本相同,只是必须加强切缝前早期养生的保温覆盖措施,而切缝后采用节水保湿养护膜养生的保温效果很好。

        4 节水保湿养护膜的使用效果及分析

          为检验养生效果,现场取样制作混凝土试件,在露天条件下分别采用节水保湿养护膜和喷洒养护剂同时覆盖农膜2种方式进行养生,然后进行试件有效保水率、抗压强度、抗折强度对比试验,经过对试验数据的统计分析,列表比较见表1。此外,同期施工的8.25m主板、2.5m边板和施工缝接头等部位养生14d后分别钻取芯样,进行劈裂抗拉强度试验,具体数据见表2。

           

          表1  水泥混凝土试件不同养生方式试验结果比较

          养生方式

          平均有效保水率/﹪

          平均抗压强度/MPa

          平均抗折强度/MPa

          平均表面磨损量/(㎏·m-2)

          3d

          7d

          7d

          14d

          7d

          14d

          节水保湿养护膜

          90.6

          87.3

          30.2

          36.2

          5.38

          6.09

          2.96

          养护剂+农膜

          80.5

          76.5

          27.6

          33.1

          5.11

          5.78

          3.29

          表2  路面混凝土芯样劈裂强度对照

          养生方式

          钻芯部位

          钻芯桩号

          劈裂抗拉强度/MPa

          平均劈裂抗拉强度/MPa

          节水保湿

          养护膜

          8.25m主板

          K166+356

          3.18

          3.21

          K166+921

          3.20

          K167+686

          3.25

          2.5m边板

          K160+100

          3.10

          3.02


          K160+393

          3.04

          K160+805

          2.92

          养护剂+农膜

          施工缝接头

          K162+203

          2.90

          2.96

          K162+738

          3.09

          K163+196

          2.89

           

          从表1可看出,与采用养护剂同时覆盖农膜保湿养生相比,用节水保湿养护膜养生的混凝土路面各项技术指标均较高。其中有效保水率是养生材料的首要指标,采用该养护膜3d和7d的保水效果均优于采用养护剂和农膜,验证了采用高分子核心材料的复合膜结构良好的保水保湿能力。试件表面磨损量也有所降低,说明耐磨性有所提高。在同一养生龄期,表1中的数据反映出采用该养护膜养生的混凝土路面早期强度均比用养护剂和农膜养生高。其中抗压强度高出近10﹪,抗折强度高出5﹪以上。这是因为水泥水化放热,含有大量的水的芯膜象一层薄薄的棉被。即使在冬季施工膜内温度比气温高6℃~8℃以上;夏天高温时节温度比气温高20℃以上。在湿度保证的情况下,水化速度加快,从而提高早期强度。除此之外,采用节水保湿养护膜养生还能够有效地防止路面产生微裂缝。水泥水化过程放出大量的热,当外界温度变化剧烈时,混凝土特别容易产生温差裂缝。而芯膜保有大量水分,水的热容极大,使混凝土内外温度变化均匀,防止骤冷骤热现象产生,因而能减少混凝土早期塑性裂缝,减少龟裂和浮砂,路面整洁美观。

          从表2中的数据可看出,与采用养护剂和农膜养生的施工缝接头部位混凝土路面芯样的劈裂抗拉强度相比,采用节水保湿养护膜养生的8.25m主板芯样的劈裂抗拉强度比其高出8﹪以上,而同样采用该养护膜养生的2.5m边板芯样却只高出2﹪。这主要是因为边板铺筑时一侧与主板相衔接,于是覆盖边板面膜时靠路肩一侧可以罩住,另一侧只能用砂石平压在主板边缘,而不象主板养生时可以被面膜在两侧严密地罩住。这也反映出该养生方式最大的问题在于面膜的覆盖。由于面膜是采用在面板顶部和两边压盖砂石的方法固定,容易出现被大风掀开或人为破坏的情况,特别是在2.5m边板养生时。此时芯膜直接暴露在外,水分大量蒸发,导致局部混凝土养生效果不佳甚至完全失效。因此必须保证面膜覆盖严密,并且对养生龄期内的路面派专人巡查,发现面膜破损或掀开的情况应及时进行芯膜二次洒水和面膜二次覆盖。

          5 结论

          采用节水保湿养护膜养生可提高混凝土的强度和耐磨性能,减少微裂缝,延长混凝土路面的使用寿命。因此该养护膜是一种良好的养生材料,它在衡枣高速公路中的应用是成功的。但是在特殊气候条件下,必须采用综合养生措施,即将节水保湿养护膜养生与养护剂养生或覆盖农膜保湿养生的方式相结合,才能保证混凝土路面的质量。

           

          参考文献:

          [1]黄 捷,杨小红.新型混凝土节水保湿养护膜养生效果的研究

             [J].工程建设与设计,2004,(5):48-49.

          [2]高久平,李曼容,曹汝伟.水泥混凝土路面节水保湿养护膜性能试验

             [J].湖南交通科技,2006,32(2):66-67


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