大體積混凝土高溫天氣施工的溫度控制

劉全良

摘要：通過工程實例，對大體積混凝土在高溫天氣施工的溫度進行分析計算，對混凝土溫度的影響因素進行了影響程度分析，對常規(guī)的混凝土施工控溫措施進行了具體的量化，使混凝土的溫度控制的可操控性更強。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土、高溫天氣、溫度控制

一、工程簡介

哈薩克斯坦阿克糾賓州扎那諾爾希望油田第四油氣處理廠于2010年5月10日破土動工，要求在12月15日竣工投產(chǎn)。土建施工集中于于2010年6—9月份。正值當?shù)爻掷m(xù)高溫天氣。月平均氣溫30℃以上，最高溫度達40℃以上。第四油氣處理廠有六臺壓縮機基礎(chǔ)厚度超過2m，屬于大體積混凝土?；炷猎O(shè)計強度C30。

資源情況：水泥采用抗硫酸鹽水泥。水泥標號400號，相當于中國標準強度等級37.5級左右。砂是當?shù)夭少徍由埃猩捌?，含泥量少。碎石當?shù)夭少?0—40碎石、50—80碎石，含少量泥灰。自來水通過埋地管道從不遠的第一油氣處理廠引來。

按規(guī)范規(guī)定，大體積混凝土施工的澆注溫度不得高于30℃。顯然如果等氣溫降下來再施工，是無法滿足12月份竣工投產(chǎn)的工期要求的。高溫天氣不僅不能停工，而且還要充分利用當?shù)貤l件保質(zhì)保量爭分奪秒地按時完成施工任務(wù)。

二、溫度計算

在不采取任何措施的自然溫度條件下，對所施工的大體積混凝土進行溫度計算。

取天然氣增壓壓縮機基礎(chǔ)為例，三臺天然氣增壓壓縮機基礎(chǔ)單個平面尺寸長8.4×4.9m，厚2.3m，砼澆筑量82.32m3，施工時間為2010年8至9月份，平均氣溫為35℃。

所用材料，抗硫酸鹽水泥400號，每M3用量545kg，中砂每M3用量580kg，碎石每M3用量1090kg，水每M3 用量195kg，水灰比0.36。

1、混凝土拌合溫度。

每M3混凝土材料重量、溫度、比熱及熱量如下：

材料名稱 重量W

（kg） 比熱C(kg/kg.k) W×C

(KJ/℃) 材料溫度Ti

(℃) Ti×W×C

(KJ)

水 195 4.2 819 30 24570

水泥 545 0.84 457.8 35 16023

砂子 580 0.84 487.2 38 18513.6

石子 1030 0.84 865.2 38 32877.6

石子含泥量 50 4.2 210 35 7350

合計 2839.2 99334.2

∑TiWC ???99334.2

T0 = ?——— ?= ———— ??=34.99℃

∑WC ???2839.2

2、混凝土出罐溫度

攪拌機棚為敞開式：TI=T0=34.99(℃)

3、混凝土澆筑溫度：

攪拌機將砼倒入罐裝車內(nèi)運輸至澆筑地點需用時間50min，澆筑完畢需50min。

溫度損失：裝卸料2次A1=0.032×2=0.064

運料50min A2=0.0042×50=0.21

澆搗50min A3=0.003×50=0.15

∑A=A1+A2+A3=0.424

∴ Tj=34.99+(35-34.99)×0.424=35.00(℃)

混凝土澆筑溫度大于30度，不符合規(guī)范要求。

4、混凝土絕熱溫升

3d時水化熱最大，計算3d的絕熱溫升，混凝土澆筑層厚度2M。

WQ ?????????545×377

Tτ= ——(1-e-mτ)= ?——————×0.704=62.78(℃)

CP ????????0.96×2400

T3=Tτ×ξ=62.78×0.62=38.92(℃)

5、混凝土內(nèi)部最高溫度

Tmax=Tj+Tτ×ξ=35.00+38.92=73.91(℃)

混凝土內(nèi)部最高溫度大于70度，不符合規(guī)范要求。

通過以上計算可以看出，如果不采取任何措施，是無法保證混凝土澆筑質(zhì)量的。這樣的高溫將造成混凝土內(nèi)部水份汽化，混凝土脫水而失去強度的嚴重質(zhì)量事故。

三、因素分析

通過以上計算可以得出：

影響混凝土澆筑溫度的因素有：

1、環(huán)境溫度；

2、原材料溫度；

3、攪拌出料到澆筑成型的時間。

影響混凝土內(nèi)部最高溫度的因素有：

1、混凝土澆筑的初始溫度；

2、水泥的水化熱指標；

3、水泥用量；

4、混凝土澆筑厚度。

四、技術(shù)措施

根據(jù)以上分析，充分利用當?shù)貤l件，采取必要措施，達到降低混凝土澆筑溫度和混凝土內(nèi)部最高溫度的目的。

1、選擇合適的環(huán)境溫度。

環(huán)境溫度是不可以控制的，但我們可以選擇。環(huán)境溫度對混凝土施工溫度的影響是非常大的。它直接影響到原材料的自然溫度。環(huán)境溫度每降低1 ℃，混凝土的澆筑溫度和內(nèi)部最高溫度都相應(yīng)降低1℃。所以雖然在高溫季節(jié)施工，避開當天的高溫時間段是非常必要的。每天中午11點到下午3點半是當天溫度最高的時間段，所以這個時間段不從事混凝土澆筑作業(yè)。

2、對原材料進行降溫處理。

要保證混凝土澆筑溫度不高于30℃，則原材料的溫度要降低至更低。水泥無法直接降溫。所以對砂石骨料降溫的要求就更高了。經(jīng)過計算證明，當環(huán)境溫度在35℃，施工用水溫度18℃時，砂石骨料需要降溫至27℃以下，才能保證澆筑溫度小于30℃。

由于當?shù)囟練鉁氐椭?40℃。凍土層1.5m厚。為防止冬季水管凍壞，供水管線都深埋敷設(shè)。這樣在夏季就有一個優(yōu)點，水管水溫遠低于空氣溫度。這給高溫天氣施工的降溫提供了便利條件。每次在準備澆筑混凝土前對所采用的砂石料進行澆水降溫。同時還起到清洗降低含泥量的作用。另外必要時對砂石料架棚遮陽降溫。

3、水泥保溫。

水泥是不能通過澆水來降溫的，只能搭棚遮陽避雨，避免陽光直射。保證水泥在儲存過程中不蓄熱。保持水泥在使用時處于自然環(huán)境溫度。

4、控制混凝土施工質(zhì)量。

重點是控制用水量，大體積混凝土通常配筋率低，所以低塌落度的混凝土并不影響施工難度。泵送混凝土對塌落度要求高，所以盡量不用泵送混凝土，不得不用時通過添加減水劑、泵送劑等措施達到減少用水量的目的。

5、縮短運輸距離，降低溫度損失。

混凝土運輸時間過長，吸收空氣熱量過多，容易造成混凝土入模溫度過高，影響混凝土施工質(zhì)量。本工程就近安裝攪拌站，用工程翻斗車簡單改裝成混凝土運輸車，進行混凝土運送。

6、加配大直徑骨料。

調(diào)整配合比，減少小粒徑（20—40）骨料，加配適量大粒徑（50—80）骨料。另外適量投入收集到的強度符合要求并清洗干凈的塊石（當?shù)貨]有采購到大直徑塊石）。這樣增加單位體積混凝土內(nèi)的粗骨料含量，降低水泥含量，從而降低水化熱。

7、循環(huán)冷卻水降溫。

埋設(shè)冷卻水管是最后一道降溫措施。措施得當能降低混凝土中心溫度5℃左右。冷卻水管用普通鋼管，直徑φ50，間距不大于1m。旁邊放一水池，用水泵送水經(jīng)過混凝土內(nèi)的冷卻水管后回流至水池，形成循環(huán)水。循環(huán)水4小時換一次水流方向。水池里的水同時用作混凝土表面養(yǎng)護用水，然后及時補充水池蓄水。這樣及時更換水池蓄水，有利于降低冷卻水的溫度。7天后進行拆除，并用混凝土封堵。

8、選用低水化熱的水泥。

由于當?shù)厮鄻藴蔬€是沿用前蘇聯(lián)標準的標號，常用的有400號、500號水泥。阿克糾賓州沒有水泥廠，水泥主要從俄羅斯、中國、土耳其等國進口。從國外進口來的水泥都是按當?shù)貥藴识ㄏ蛏a(chǎn)的。市場供應(yīng)的水泥品種單一，通常只有普通硅酸酸鹽水泥一種。