高溫條件下混凝土配合比設計及溫度裂縫控制方法

葉根果

摘 要：為響應國家海外戰略和發展，中資企業先行邁出，帶動著民營企業發展，并以此推動著國家建設行業的發展。伊拉克巴士拉污水處理廠四、五期工程，是目前中交一航局在海外所承攬的最大的污水處理廠工程項目。由于伊拉克屬于戰后重建期，民生基礎建設項目龐大。因此，項目部所定目標先立足于土建工程，再穩步進入巴士拉港口工程。在下文中，文章主要以該項目建設的實際情況展開分析，探討在高溫條件下混凝土配合比設計及施工，從而闡述了溫度裂縫的有效控制方法。

關鍵詞：高溫條件;混凝土配合比設計;溫度裂縫;控制

1 工程項目實況分析

本工程位于伊拉克南部城市巴士拉，距離首都巴格達約580公里，是伊拉克第二大城市，也是伊拉克最大的港口城市，位于伊拉克的東南端底格里斯河和幼發拉底河交匯處，南距波斯灣120公里，是連接波斯灣和內河水系的唯一樞紐。巴士拉被評為世界熱極，高溫時可達60度。降雨量稀少，年平均降雨量不足200毫米，自來水的生產和供應較低。該城市以石油業為主，還有鋼鐵、紡織、造字、船舶等工業，也是伊拉克椰棗的重要產區，素有“椰棗城”的稱號。

該工程四期及五期，設計日污水處理能力15萬方/每期。主要構筑物包括：進水螺旋泵房、終沉池、氧化溝、曝氣池、干化池、污水泵站、辦公樓及員工宿舍等。現澆各類型結構混凝土約34萬方（大體積混凝土約占一半數量）;灌注樁19600余根（600mm和800mm），混凝土方量約20萬方。混凝土設計標號分為：C40、C35、C30、C25、C20、C15。灌注樁為C40，其它標號均用在現澆各類型結構混凝土。主要結構物混凝土標號為C35和C30.施工時正值巴士拉當地的夏季高溫天氣，白天溫度58度左右，夜間溫度32度左右。

在高溫地區澆筑大體積混凝土，水化熱反應更快，表現為水化熱反應產生的熱量在前期釋放更為集中，混凝土最高溫度更高。按照技術規范要求配制的混凝土，在高溫地區能否滿足溫控要求值得質疑。因此，能否在保證構件強度及結構安全情況下，配制出滿足設計要求，滿足現場施工要求，經濟合理的配合比尤為重要。由于平均溫差和收縮差引起的溫度應力而造成的裂縫，一般情況下，現澆大體積混凝土在升溫階段出現裂縫的可能性較小，在降溫階段，因內部溫度慢慢要與外界氣溫相平衡，從表面開始慢慢深入到內部，當溫度收縮變形受到外部邊界條件約束時，將引起較大的溫度應力，若拉應力超過混凝土的抗拉強度時，即產生裂縫。通過計算結果驗證，配合比能夠滿足抗裂標準，且通過配合比降低混凝土最高溫度，適當放寬溫控要求，對于施工有著重要的意義。

2 高溫條件下混凝土工程特點

本工程是從混凝土原材料進場質量控制、試拌前準備、混凝土拌合質量控制、施工過程控制、施工過程和澆筑完成后的溫度和裂縫觀測。需注意以下問題：

1）優選原材料，嚴格控制骨料質量，減水劑性能。

2）混凝土拌合前骨料和拌合水必須采取降溫措施，

3）混凝土澆筑過程中需測定砂石、拌合水及現場入模溫度，形成記錄，并在混凝土結構不同位置預埋測溫孔。

4）混凝土成型后，及時覆蓋和養護，做好測溫工作。

5）盡可能的利用夜間施工，避開高溫時段。

3 配合比設計及施工探討

3.1 原材料的選用

水泥：為降低大體積混凝土的水化熱，減少水泥用量，盡量選擇低水化熱或中水化熱、凝結時間長的水泥，同時比表面積不要過大，避免使用高強或早強水泥、該研究所選水泥為IP抗硫酸鹽水泥，根據試驗結果，該類型水泥的比表面積、凝結時間、安定性和膠砂強度等項目試驗符合伊拉克規范要求。

骨料：對于大體積混凝土而言，應優先考慮使用破碎骨料，含泥量不要超過1%，且盡量選用粒徑較大、級配良好的粗骨料，可保證混凝土較好的和易性及較高的抗壓強度，同時可減少水泥漿的用量，從而使水泥水化熱減少，降低混凝土溫升。該研究所選用的粗骨料為粒徑5-25mm的碎石，含泥量為0.2%左右，級配良好。選擇的細骨料細度模數為2.4-2.8，含泥量為0.5%左右。并對粗、細骨料進行化學成分試驗檢測，粗、細骨料均符合伊拉克規范要求。

外加劑：為了減少水泥用量，降低水膠比，減小混凝土的水化熱，改善混凝土的和易性及保水性，選擇初凝時間在12小時以上的SP90S牌減水劑，該外加劑符合伊拉克規范要求。

拌合用水：飲用水（凈化）符合伊拉克規范要求。

3.2 配合比試拌

配合比設計上降低砂率和用水量，盡可能的避免混凝土收縮裂縫。在滿足施工質量的前提下，反復試拌，盡量降低砂率和用水量，配合外加劑使混凝土的工作性達到最佳狀態。配合比試拌成果詳見下表：

3.3 高溫條件下混凝土施工過程中的質量控制

首先對各原材料溫度進行控制。粗、細骨料進場后使用土工布進行覆蓋遮陽;混凝土生產前，對粗骨料進行分片灑水降溫，從混凝土澆筑開始至結束（施工前2個小時對粗骨料進行均勻灑水，使粗骨料有足夠的時間進行散熱）;拌合用水中加冰塊，使拌合用水降溫（加冰后水溫控制在20℃或以下）;禁止使用當天新進廠的水泥進行施工。

其次考慮到晝夜溫差，合理選擇夜間施工。前期進行夜間各時間段（當日晚18點至次是早6點）氣溫與原料的溫度監測與統計工作并做以記錄?，F場實際施工因部位、方量的不同，混凝土澆筑所用的時間也不同，統籌考慮低溫的時間區段與澆筑所需時間的關系，安排最佳的澆筑時間，開始澆筑到澆筑結束時進行全程溫度監控（混凝土及原材料每1小時一測并做以記錄）。

混凝土養護期內溫度監控：對混凝土構件溫度進行全過程監測，在混凝土結構平面和里面均設3個溫度采集點，并同時對環境溫度及混凝土表面溫度監測?；炷两K凝后開始監測，前7天每3個小時一測，8至10天每12個小時一測（具有體表性的時間段），測溫有專人負責，做以記錄，并形成圖表。溫度監測期，根據監控情況及時調整養護措施，使混凝土內外溫度不至過大。

4 設備機具和材料詳見表3。

5 安全措施

1）所有工人入場前必須進行三級安全教育，經考試合格后，方可進入施工現場。

2）所有施工人員必須正確配備齊全安全防護用品，并要檢查勞保用品的有效性。

3）特殊車輛司機必須持證上崗，嚴格按照操作規程施工。

4）所有作業人員嚴格遵守勞動紀律，嚴禁施工過程中打鬧。

5）每日施工完畢后清點作業人員數量。

6）機械設備使用前先繞設備一周檢查周圍狀況，并檢測設備底部，確認無障礙物后，進行設備試運轉，檢查無誤后方可正常進行施工。

7）嚴格遵守本項目部制定的各項規章制度，配合管理人員管理。

6 節能降耗

蓄水罐采用遮陽篷、冷風機雙重措施降溫，比傳統的加冰塊的方式即節省了拌合時間又降低了成本，特別適合在中東熱帶干旱氣候條件下的施工。

養護采取滴灌式的養護方式即保證了良好的養護效果又降低了淡水的使用成本，尤其在巴士拉這種炎熱干旱的地區更加的適合。

拌合用的砂石料采用苫布與澆冷水相結合的方法，既明顯降低了骨料的溫度又比單純澆水降溫的方式大大節省了用水量。

7 環保措施

1）成立環境保護小組，由項目經理和各部門相關負責人組成，項目經理為環境保護小組組長。

2）認真學習環境保護法有關方面的規定和要求，確保施工所有活動在保證不污染環境的前提下進行。

3）加強對施工人員環境保護意識的教育，提高職工對環境保護重要意義的認識，人人自覺遵守環境保護法。

4）作業時，廢機油、生活垃圾等必須集中處理，禁止隨意亂扔。

8 應用實況

本工程位于伊拉克南部城市巴士拉，距離首都巴格達約580公里。工程設計日污水處理能力15萬噸/每期，合同涵蓋土建施工，機電選型、采購、安裝、調試以及一年的試運行服務。兩期項目混凝土總方量達55萬m3，截止目前，項目已累計完成混凝土澆筑40萬，構筑物表觀質量良好，表面裂紋數量較少，強度均滿足規范要求。該工法的成功應用，為類似高溫下混凝土配合比設計積累了寶貴經驗及數據。

9 總結

通過對本項目的研發，成功設計了適合本項目的混凝土配合比，保證了混凝土的質量，更利于現場混凝土澆筑，縮減了施工人員數量和施工輔助措施，同時相當大程度的減少了后期混凝土表面裂縫的產生，大大節省了后期混凝土裂縫修補費用，經濟效益非常可觀。