[发明专利]一种隧道衬砌混凝土免支撑自释水保温保湿一体化养护装置及实施方法

说明书

本发明涉及一种隧道衬砌混凝土免支撑自释水保温保湿一体化养护装置，该一体化养护装置由外至内依次包括亲水性无纺布、可控储(释)水高分子材料和充气层。该养护装置的实施方法包括如下步骤：准备养护装置，使其上表面面积与待养护衬砌面积相同；在该装置上表面均匀洒水，使其内部高分子材料预先储水；向充气层中通入特定气体，使该装置与隧道内壁紧密贴合；达到预定养护龄期时，排出充气层气体，进入下一工段养护施工。本发明依靠气体浮力与压力共同作用，使养护装置与隧道衬砌内壁紧密贴合，无需使用支撑架，简化了施工流程，且可控储(释)水高分子材料与充气层协同作用，实现保温保湿养护的一体化。

技术领域

本发明涉及混凝土养护技术领域，特别涉及一种隧道衬砌混凝土免支撑自释水保温保湿一体化养护装置及实施方法。

背景技术

随着我国基础设施建设的不断推进，隧道工程已成为公路、铁路建设中的重要组成部分。隧道工程作业空间狭窄，养护维修困难，保证建设期隧道工程质量显得尤为重要。然而，工程实践表明，由于隧道衬砌混凝土养护不到位等原因导致的隧道衬砌开裂、渗水等问题时有发生。这不仅影响隧道结构的使用性能，同时还对隧道行车安全带来重要影响。

为了解决隧道衬砌混凝土难养护的问题，研究人员对隧道衬砌混凝土养护技术做了广泛探索，形成了以下三种主要的养护方式：(1)养护台架法。该方法通过设置台架和喷水装置向衬砌混凝土表面喷水来达到对隧道衬砌混凝土养护的目的，由于隧道衬砌结构形式的特殊性，该方法有如下不足：第一，采用喷淋的方式喷洒至混凝土表面的养护水会在重力作用下快速流失，难以持续保湿；第二，隧道衬砌混凝土在拆模时表面温度较高，现场喷洒养护水的温度难以与混凝土表面温度相匹配，易使混凝土内部产生温度应力，进而引发混凝土开裂；第三，养护台架的拆、装过程均需要人工完成，过程较为繁琐，耗时较长，养护效率较低；第四，养护台架的使用需占据隧道内部大部分空间，使得隧道内空间利用率降低，影响施工进度。(2)养护台车法。该方法通过将雾化蒸汽装置集合到一辆可行走台车上，养护过程中通过台车生成雾化蒸汽，从而达到保温-保湿养护的目的。该方法解决了方法1中养护台架拆装困难的问题，使得养护过程较为方便，同时可同时实现保温保湿，但养护台车价格昂贵，养护成本较高。(3)内养护法。该方法通过在衬砌混凝土中掺入预吸水轻骨料或高吸水树脂，混凝土拆模后通过吸水材料释水来达到养护的目的。该方法虽然一定程度上提高了衬砌混凝土内部湿度水平，但是其对混凝土表面的湿度改善较小，且无法实现对衬砌混凝土的保温作用。由上述分析可知，目前对隧道衬砌混凝土的养护手段仍存在诸多不足。研发一种免支撑自释水隧道衬砌混凝土保温保湿一体化养护装置，实现隧道衬砌混凝土的精细化养护，对提升衬砌混凝土施工质量具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统隧道衬砌混凝土养护装置难以兼顾保湿和保温功能、养护过程复杂、占据空间大等不足而提出的一种隧道衬砌混凝土免支撑自释水保温保湿一体化养护装置及实施方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

用于隧道衬砌混凝土的免支撑自释水保温保湿一体化养护装置，包括：由内至外依次为亲水性无纺布、可控储(释)水高分子材料和充气层，三者通过胶黏的方式连接。所述充气层采用玻璃纤维增强聚氯乙烯材料制成，其充气后外形与隧道内壁尺寸相匹配；所述可控储 (释)水高分子材料和亲水性无纺布依次复合于所述充气层的顶面。当充气层充入特定气体时，在气体浮力和压力的共同作用下，亲水性无纺布、可控储(释)水高分子材料、充气层依次紧密贴附于隧道衬砌表面。此时，通过高分子材料主动释水和充气层隔热保温作用，实现对隧道衬砌混凝土保温保湿一体化养护的目的。

所述可控储(释)水高分子材料为高性能吸水树脂材料，其设置于亲水性无纺布和充气层之间。在养护施工前，需将该储(释)水高分子材料层预先吸水，吸水量不小于0.8kg/m²，可根据工程需求进行调整。养护过程中内部预吸水主动释放，透过无纺布层渗入混凝土内部，从而达到保湿养护的目的。