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

紀(jì)樹浦

摘 要：本文通過工程實例分析了高溫環(huán)境對水泥混凝土施工的負面影響，闡述了水泥混凝土在高溫環(huán)境下有效的澆筑和養(yǎng)護方法，并根據(jù)工程施工過程中所遇到的問題有針對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)護措施均可以降低高溫對水泥混凝土的不利影響。

關(guān)鍵詞：水泥混凝土；高溫；試驗；澆筑；養(yǎng)護

高溫環(huán)境是環(huán)境溫度高、相對濕度低、風(fēng)速高、混凝土溫度高和太陽輻射強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)護以及長期性能。高溫對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等問題[2]。

1、概況

沙特達曼6#立交橋項目由勝利油田勝利工程建設(shè)（集團）有限責(zé)任公司2009年承建，工期12個月，位于沙特阿拉伯東部省達曼市境內(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)號混凝土共計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)境對水泥混凝土的負面影響

水泥混凝土的工作性、早期強度及穩(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?；炷潦菬岬牟涣紝?dǎo)體，水化過程中放出的熱量不能及時地傳遞出來，所以混凝土內(nèi)部溫度在水化初期會顯著提高[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)境對水泥混凝土澆筑的影響

2.1.1 高溫對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，尤其是拌合物流動性急劇降低，為了保持相同的坍落度，就要比低溫時需要適量增加拌合用水量，從而改變了水灰比，降低了混凝土的長期性能。

2.1.2 高溫對混凝土澆筑成型的影響

混凝土在拌合、澆筑和養(yǎng)護過程中溫度過高會導(dǎo)致水泥水化速率加劇，凝結(jié)速率加快，早期強度發(fā)展較快，但是28d及以后的水化速率降低，強度要比溫度較低時的偏低。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氣泡體積越大越大，氣泡數(shù)量越多，進而導(dǎo)致強度的降低，對長期的強度發(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度比常溫條件下的強度低。

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℃時對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 砼拌制和運輸過程中的冷卻

3.2 施工現(xiàn)場的施工方法與措施

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，另外2組進行自己班組攤鋪混凝土的表面處理和覆蓋及灑水養(yǎng)護，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、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、對于 運輸?shù)焦さ氐纳唐坊炷?，每車必須檢測溫度和坍落度，隨機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)場一組、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護2組），依據(jù)檢測情況隨時要求攪拌站調(diào)整攪拌用水溫度。

3.3混凝土養(yǎng)護措施

對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1kg/m2：時，須采用降低風(fēng)速的措施。對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)護不當(dāng)，會造成砼強度降低或表面出現(xiàn)塑性收縮裂縫等，因此，在施工過程中必須加強對砼的養(yǎng)護。

4、結(jié)論

高溫環(huán)境對新拌混凝土的工作性、強度、體積穩(wěn)定性及長期耐久性均有很大的影響，如果在澆筑和養(yǎng)護過程中，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，將會對混凝土性能產(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，確保運輸溫度及采取合理的養(yǎng)護措施可以有效減少或避免高溫對水泥混凝土質(zhì)量的負面影響。

參考文獻：

[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。高溫對水泥混凝土路面質(zhì)量影響及溫度控制措施[J].實用技術(shù)，2007（6）：99-100.