沙特地區(qū)高溫環(huán)境下水泥混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)關(guān)鍵技術(shù)探討

紀(jì)樹浦

摘 要：本文通過工程實(shí)例分析了高溫環(huán)境對(duì)水泥混凝土施工的負(fù)面影響，闡述了水泥混凝土在高溫環(huán)境下有效的澆筑和養(yǎng)護(hù)方法，并根據(jù)工程施工過程中所遇到的問題有針對(duì)性地提出解決方法或使之降到最低程度的一些有效技術(shù)措施。改善混凝土配合比，降低拌合用水和集料溫度及合理有效養(yǎng)護(hù)措施均可以降低高溫對(duì)水泥混凝土的不利影響。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土；高溫；試驗(yàn)；澆筑；養(yǎng)護(hù)

高溫環(huán)境是環(huán)境溫度高、相對(duì)濕度低、風(fēng)速高、混凝土溫度高和太陽輻射強(qiáng)等多種因素的不同組合[1]。較高的環(huán)境溫度和混凝土內(nèi)部溫度導(dǎo)致新拌混凝土中水泥水化過快及水分蒸發(fā)過快，關(guān)系到混凝土攪拌、澆筑、養(yǎng)護(hù)以及長(zhǎng)期性能。高溫對(duì)新拌混凝土的影響主要包括：提高用水量，增大坍落度損失，提高凝結(jié)速率，增加抹面難度，增加冷接縫數(shù)量、增大塑性收縮、增大引氣難度、增加產(chǎn)生溫度裂縫的幾率，另外降低28d及后期強(qiáng)度，增大干縮和溫度是收縮量、增大混凝土開裂的幾率，降低混凝土抗?jié)B性及增大鋼筋銹蝕危險(xiǎn)等問題[2]。

1、概況

沙特達(dá)曼6#立交橋項(xiàng)目由勝利油田勝利工程建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司2009年承建，工期12個(gè)月，位于沙特阿拉伯東部省達(dá)曼市境內(nèi)，坐落于那伊夫王子路與沙特國王路的交叉口，主線為南北走向。該工程由橋梁、橋梁引道、地面道路及地下管線組成，其中高標(biāo)號(hào)混凝土共計(jì)2萬立方米左右。沙特阿拉伯東部省屬亞熱帶沙漠氣候，夏季炎熱干燥，最高氣溫可達(dá)50℃以上；冬季氣候溫和，年平均降雨不超過200mm。6月、7月和8月的平均氣溫一般都在40度以上，而且正是大部分橋面混凝土施工的高峰期，施工環(huán)境非常惡劣。

2、高溫環(huán)境對(duì)水泥混凝土的負(fù)面影響

水泥混凝土的工作性、早期強(qiáng)度及穩(wěn)定性等性能均與環(huán)境溫度或混凝土自身溫度有關(guān)。水泥的水化過程是放熱過程，而水化放熱速率又與混凝土的溫度成正比例關(guān)系。混凝土是熱的不良導(dǎo)體，水化過程中放出的熱量不能及時(shí)地傳遞出來，所以混凝土內(nèi)部溫度在水化初期會(huì)顯著提高[3]。清華大學(xué)的研究表明[4]，混凝土的絕熱溫升可達(dá)到50℃以上，絕熱溫升與高環(huán)境溫度和較低的熱傳導(dǎo)能力協(xié)同作用，可使混凝土的初期溫度可能在60℃以上。

2.1 高溫環(huán)境對(duì)水泥混凝土澆筑的影響

2.1.1 高溫對(duì)混凝土攪拌過程的影響

高溫環(huán)境下，水泥水化速率隨著混凝土自身溫度提高加快，同時(shí)高溫也導(dǎo)致水分蒸發(fā)加快， 致使混凝土工作性降低，尤其是拌合物流動(dòng)性急劇降低，為了保持相同的坍落度，就要比低溫時(shí)需要適量增加拌合用水量，從而改變了水灰比，降低了混凝土的長(zhǎng)期性能。

2.1.2 高溫對(duì)混凝土澆筑成型的影響

混凝土在拌合、澆筑和養(yǎng)護(hù)過程中溫度過高會(huì)導(dǎo)致水泥水化速率加劇，凝結(jié)速率加快，早期強(qiáng)度發(fā)展較快，但是28d及以后的水化速率降低，強(qiáng)度要比溫度較低時(shí)的偏低。高溫環(huán)境下，水化速率的不均勻性在水泥漿體內(nèi)部產(chǎn)生了不均勻分布的水化產(chǎn)物，過快水化，在硬化水泥漿體中出現(xiàn)氣泡，而水化產(chǎn)物分布越不均勻，水泥漿體中夾雜的單個(gè)氣泡體積越大越大，氣泡數(shù)量越多，進(jìn)而導(dǎo)致強(qiáng)度的降低，對(duì)長(zhǎng)期的強(qiáng)度發(fā)展也有很大的不利影響，此外另有研究表明，高溫條件下混凝土的表面強(qiáng)度比常溫條件下的強(qiáng)度低。

較高的環(huán)境溫度和水化產(chǎn)生的熱量在混凝土內(nèi)部的集聚，致使?jié)仓尚突蝠B(yǎng)護(hù)過程中混凝土內(nèi)外表面整體結(jié)構(gòu)冷卻或不同斷面溫度的差異及養(yǎng)護(hù)方式不合理，使得固化收縮裂縫和溫度裂縫產(chǎn)生的可能性大大增加。

在高溫環(huán)境下，如果不采用人工降溫通常很難滿足新拌混凝土最適宜溫度，而溫度在10～15℃時(shí)對(duì)混凝土拌合物最為有利。

3.1 商品砼的降溫措施

3.1.1 改善混凝土配合比

3.1.2 降低混凝土拌合水溫度

3.1.3 降低集料溫度

3.1.4 砼拌制和運(yùn)輸過程中的冷卻

3.2 施工現(xiàn)場(chǎng)的施工方法與措施

A、人員采用4組2倒的工作模式，從中間分散施工，2組在混凝土施工攤鋪時(shí)，另外2組進(jìn)行自己班組攤鋪混凝土的表面處理和覆蓋及灑水養(yǎng)護(hù)，確保表面不斷自由水。

B、澆筑混凝土前，模板、鋼筋及基層以及與混凝土接觸的各種工具、設(shè)備和材料等，如澆筑溜槽、輸送機(jī)、泵管、砼澆筑導(dǎo)管和手推車等，不要直接受到陽光曝曬，采用噴霧方式使其具有較高的相對(duì)濕度，但不得有積水，能有效減緩混凝土溫度的升高和水分的蒸發(fā)。

B、對(duì)于 運(yùn)輸?shù)焦さ氐纳唐坊炷粒寇嚤仨殭z測(cè)溫度和坍落度，隨機(jī)6車內(nèi)取樣制作混凝土試件3組（試件規(guī)格Φ150×300，3塊為一組，現(xiàn)場(chǎng)一組、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)2組），依據(jù)檢測(cè)情況隨時(shí)要求攪拌站調(diào)整攪拌用水溫度。

3.3混凝土養(yǎng)護(hù)措施

對(duì)于不摻其他輔助膠凝材料的硅酸鹽水泥混凝土，當(dāng)蒸發(fā)速率超過每小時(shí)1kg/m2：時(shí)，須采用降低風(fēng)速的措施。對(duì)于摻有火山灰的混凝土拌合物，當(dāng)蒸發(fā)速率大于每小時(shí)0.5kg/m2就可能產(chǎn)生裂紋。含有硅灰的混凝土由于其泌水速率通常只有每小時(shí)0.25 kg/m2，所以特別容易產(chǎn)生塑性收縮裂縫[3]。所以高溫環(huán)境下澆筑的混凝土如養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，會(huì)造成砼強(qiáng)度降低或表面出現(xiàn)塑性收縮裂縫等，因此，在施工過程中必須加強(qiáng)對(duì)砼的養(yǎng)護(hù)。

4、結(jié)論

高溫環(huán)境對(duì)新拌混凝土的工作性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性及長(zhǎng)期耐久性均有很大的影響，如果在澆筑和養(yǎng)護(hù)過程中，如若不能很好地控制高溫下混凝土的澆筑溫度，混凝土?xí)a(chǎn)生塑性開裂，將會(huì)對(duì)混凝土性能產(chǎn)生極大的不利影響。

通過改善混凝土配合比，降低拌合用水和集料的溫度，確保運(yùn)輸溫度及采取合理的養(yǎng)護(hù)措施可以有效減少或避免高溫對(duì)水泥混凝土質(zhì)量的負(fù)面影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]ACI Committee 305， Hot-Weather Concreting， ACI 305R-99，American Concrete Institute， Farmington Hilss， Michigan，1999.

[2]ACI 305.Hot Weather Concreting-Reported by ACI Committee 305.American Concrete Institute， Farmington Hills，Michigan，2000.

[3]郭保林，劉培剛，孫日雙，馬偉強(qiáng)。高溫對(duì)水泥混凝土路面質(zhì)量影響及溫度控制措施[J].實(shí)用技術(shù)，2007（6）：99-100.