高溫條件對混凝土施工質量影響及溫控措施探討

張文強

（甘肅第七建設集團股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

混凝土作為現代建（構）筑物的基礎材料之一，其施工質量和工作性能極大影響著工程的安全。目前，我國各類基礎設施的建設正如火如荼，建設條件也越來越復雜，其中不乏在全年氣溫都較高的熱帶地區開展的工程項目，或者受限于工期，需要在高溫炎熱的季節進行施工的工程。可見，在高溫條件下進行混凝土施工不可避免，而混凝土施工質量又明顯受溫度的影響，溫度過高會明顯劣化混凝土工作性能，導致生產成本增加。因此，為確保混凝土的質量與強度，不少工程技術人員和學者都對高溫條件下的混凝土施工進行了研究探討，得出了一些有效的技術措施。在前人研究的基礎上，本文首先明確了高溫條件對混凝土施工質量的影響，并從原材料選擇和混凝土攪拌、運輸、入模、養護等施工環節入手，進一步提出針對性的混凝土施工溫控措施，以期為相應工程的混凝土施工提供參考。

1 高溫條件對混凝土施工的影響

混凝土材料對溫度較為敏感[1]，高溫條件對混凝土施工的影響主要體現在以下幾個方面：

（1）用水量增加：混凝土攪拌時，高溫炎熱的環境會導致水分快速蒸發，為了保持混凝土在攪拌和運輸過程中具有足夠的流動性，對用水量的需求勢必會增加；此外，混凝土養護時，為了在高溫環境中保持合適的濕度，用水量也會增加。

（2）水泥用量增加：高溫導致混凝土坍落度損失加劇，為維持混凝土相應性能，需要在保持水灰比不變的情況下加入相應量的水和水泥，因此，水泥的消耗會增多。

（3）水化熱積聚：在混凝土凝結、攪拌等過程中，水泥與水會發生放熱反應，產生水化熱，若外界溫度較高，內部水泥水化過程產生的水化熱就不易散發，而水泥用量的增加會進一步導致水化熱在混凝土內部積聚，從而導致較大的內應力。

（4）裂縫增多：一方面是由于高溫情況下水化熱積聚導致混凝土內部溫度梯度非線性分布，從而導致溫度應力較大且分布不均勻，引起混凝土變形開裂；另一方面，環境溫度較高時，混凝土表面水分損失較快，內部水分損失較慢，從而導致混凝土整體收縮不均勻，引起裂縫。

（5）施工難度增大：高溫條件下進行混凝土施工，工人勞動環境較為惡劣；給施工安全、施工質量、施工效率和施工管理帶來了較大挑戰；高溫下混凝土凝固速率加快,從而給攪拌、振搗造成不便，增加了混凝土攤鋪、壓實及成形的困難。

（6）生產成本增加：高溫條件下，為了滿足施工質量，對水泥、水、冰塊等材料的需求量會增加，從而導致材料成本增加；高溫惡劣的作業環境以及施工難度和施工工作量的增加，會導致人工成本增加；混凝土施工過程中，機物料耗用和輔料耗用增加，導致制造成本增加。

2 混凝土原材料選擇

為確保混凝土施工質量，高溫條件下混凝土原材料的選擇應滿足以下幾點原則[2,3]：

（1）水泥：在能保證混凝土性能的情況下，盡量采用粉煤灰（圖1）等摻和料替代水泥，減少水泥用量，還可以實現工業廢料的再利用。工程中可采用Ⅱ級粉煤灰，其相應性能指標如表1所示。

表1 Ⅱ級粉煤灰性能

圖1 粉煤灰

（2）粗骨料和細骨料（圖2）：骨料在混凝土的原材料中用量占比最大，骨料攜帶的熱量也很大，骨料的粒徑不宜過大或過小，控制含泥量，應在滿足骨架功能的同時，便于現場對其進行溫度控制。

圖2 混凝土骨料組成

（3）水：混凝土用水包括混凝土拌合用水和混凝土養護用水，高溫條件下混凝土拌合用水應該冷卻至理想溫度，以降低混凝土溫度；條件允許的情況下拌合水可用冰代替，但應嚴格控制冰塊的用量。

（4）外加劑：盡可能選擇減水率高的減水劑，以便降低水泥用量，達到降低混凝土水化熱目的，如聚羧酸高性能減水劑等；此外，為了延緩高溫下混凝土凝結時間，方便施工人員施工，一般還需要加入合適的緩凝劑。

（5）配合比：配制混凝土時，應嚴格控制水灰比和水泥材料用量，減小孔隙率和砂率，同時要搗固密實，保證混凝土各項性能；外加劑的摻量宜根據具體工程，通過試配實驗確定。

3 混凝土施工溫控措施

3.1 材料溫度控制

高溫條件下混凝土施工原材料的溫度對施工質量的影響深遠[4]，《混凝土質量控制標準》GB50164-2011中規定，當天氣炎熱時，混凝土拌合物入模溫度不應高于35℃，因此高溫條件下應對混凝土原材料基礎溫度進行控制。

骨料方面：骨料是原材料中占比最大的材料，其攜帶的熱量不可忽視。骨料進場后最好放置于封閉料倉或搭設涼棚以遮陽，避免外界高溫對其產生過大的影響。還可在涼棚或料倉內安裝噴霧系統，對骨料進行沖洗和噴冷水霧降溫。

水泥方面：水泥材料的溫控措施主要是降低水化熱。可選擇低水化熱的水泥，在不影響整體性能的情況下選擇礦物摻合料（粉煤灰、礦渣等）替代水泥，減少水泥用量。

混凝土用水方面：可采用受環境影響較小的地下水，或對水進行預冷卻，還可以用冰塊替代部分拌合用水。

3.2 混凝土攪拌與運輸管理

現場施工應合理安排攪拌站位置和骨料、水泥等材料的堆放位置，一方面是可提高施工效率，另一方面可降低材料在運輸時受到外界高溫的影響。應根據實際情況制定拌合料投放制度，在投放骨料的同時可投入適量冰屑，能明顯降低混凝土溫度。高溫條件下，混凝土攪拌完成后應及時澆筑完畢，否則混凝土品質會受到影響；合理選擇攪拌的時間段，避開極端高溫時段，盡量選擇在半夜或凌晨進行[5]。

高溫施工條件下，為降低混凝土在運輸過程中的溫度回升，應制定合理的運輸路線，縮短運輸時間，避免混凝土多次轉運。可采取設置隔熱板、覆蓋遮陽棚、麻袋包裹并淋水等方式對攪拌運輸車罐體、泵送管道進行冷卻隔熱，減少混凝土運輸過程中的吸熱溫升。此外，在實際生產過程中，還應安排質檢人員，加強運輸管理，提高現場調度水平，保持好與施工方的聯系，確保信息反饋能夠快速、及時。合理的運輸應確保混凝土能夠連續澆筑，減少拌合物與環境的熱交換。

3.3 混凝土溫升控制

混凝土澆筑完成后會經歷溫度升高-降低-穩定的過程[6]，有研究表明，混凝土最高溫度與入模溫度有如圖3所示的關系，可知如果混凝土入模溫度越高，其升溫過程最高溫度也越高。控制混凝土最高溫升是降低內部溫度應力的關鍵。混凝土最大溫升一般與混凝土澆筑體積、混凝土強度等級、養護溫度和濕度等有關，具體工程中，混凝土強度等級和體積是確定的，因此，要控制混凝土最大溫升，應對養護溫度和濕度進行控制。

圖3 混凝土入模溫度與最高溫度關系

合適的養護溫度是為了降低混凝土內部與表面的溫差，使混凝土的里表溫差小于25℃，避免不均勻變形。濕度是影響混凝土溫升的重要因素，高溫情況下水分蒸發很快，應進行澆水養護；但也應做好高溫天氣突降暴雨的防雨工作，一方面若雨水進入混凝土中，會改變配合比，另一方面若雨水在已澆筑混凝土表面積聚（圖4），會降低混凝土表層強度，增大混凝土里表溫差，此時應將積水及時排出。因此，做好防排水巡查工作，也是控制混凝土溫升的措施。

圖4 澆筑混凝土表面積水

3.4 其他溫控措施

健全高溫條件下混凝土施工管理監督制度是確保施工質量的前提。成立高溫施工質量管理領導小組，制定高溫條件下混凝土施工管理條例，加強對原材料、機器設備、技術措施以及各施工環節的管理和監督，建立高效的信息反饋機制和應急機制，制定并落實高溫條件下的施工組織，為安全、高效施工提供制度保障。

施工人員是執行各項混凝土施工措施的主體，為確保高溫條件下混凝土施工的安全有效開展，一方面，應提高施工人員的施工素質，加強施工人員對高溫條件下作業的安全認識，使其遵守高溫條件下作業的規章制度并掌握相應的危險預防、排除技能；另一方面，應做好對施工人員的人文關懷，合理安排作息時間，減輕工作強度，備好防暑降溫物品，落實救援制度，保障工人的生命財產安全。

4 結束語

高溫條件給混凝土施工帶來了諸多挑戰，本文從高溫條件對混凝土的影響入手，提出了原材料選擇應滿足的原則，并進一步提出了高溫條件下混凝土施工各環節應注意的事項以及相應的溫度控制措施，可為類似條件下的混凝土施工提供參考。