極端氣候條件下沙漠地區(qū)混凝土施工工藝

鐘仕林 吳志彬 歐海湖 何學(xué)淵 江 維

(四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責任公司，四川 成都 610081)

1 概述

GB 50666—2011混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范[1]中規(guī)定：當連續(xù)5 d室外平均氣溫低于5 ℃時，應(yīng)按冬季施工考慮，采取相應(yīng)措施。當平均日氣溫達到30 ℃時，應(yīng)按夏季施工考慮，采取高溫施工措施。根據(jù)塔克拉瑪干沙漠中部(簡稱塔中)地區(qū)氣候特點可知，塔中的7月份，8月份以及11月份～2月份施工可分別按高溫和冬期施工考慮，同時結(jié)合塔中地區(qū)施工特點，提出適用于沙漠地區(qū)混凝土施工的夏季和冬季施工工藝。

2 沙漠地區(qū)混凝土夏季施工工藝

塔中地區(qū)為典型大陸性氣候，風(fēng)沙強烈，溫度變化大，全年降水少。夏季溫度高，最高溫度可達50 ℃以上，地表溫度達70 ℃。 這種夏季施工在氣溫高、濕度低、蒸發(fā)量大、沙塵暴活動頻繁的惡劣條件下進行，混凝土澆筑之后極易發(fā)生凝結(jié)速度加快、開裂、表觀質(zhì)量差等現(xiàn)象。因此應(yīng)從混凝土配合比設(shè)計及施工角度，采取措施保證[2]混凝土工程的質(zhì)量。

2.1 混凝土配合比

GB 50666—2011混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范[1]7.2.1條，7.3.1條，10.3.2條規(guī)定。塔中沙漠地區(qū)夏季極端高溫，因此應(yīng)通過減少水泥用量的方式降低水化熱，從而有效控制混凝土升溫。為了降低水化熱，配合比設(shè)計中可考慮粉煤灰、礦渣粉等礦物摻合料替代。

2.2 混凝土初始溫度控制

對實際澆筑混凝土的出機溫度控制在30 ℃以下，并控制混凝土入模溫度在35 ℃以下。為了降低混凝土初始溫度，應(yīng)控制攪拌用水泥、水、砂、石等原材料入機溫度，見表1。

表1 最高原材料入機溫度要求

2.3 混凝土澆筑注意事項

為保證混凝土施工質(zhì)量，混凝土澆筑時應(yīng)注意以下幾個方面的問題：

1)澆筑混凝土前，應(yīng)清除模板內(nèi)或墊層上的雜物，氣溫較高時，應(yīng)對地面、模板等灑水降溫。

2)混凝土運輸、澆筑時應(yīng)具有連續(xù)性?；炷吝\輸?shù)饺肽５目倳r間不宜超過現(xiàn)行國家標準GB 50666—2011混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范表8.3.4-1 的時間限值，不應(yīng)超過表8.3.4-2 的限值。因此要提前做好施工機具的準備工作。

3) 混凝土澆筑時應(yīng)盡可能保證均勻性，當不能一次性連續(xù)澆筑時，可根據(jù)現(xiàn)行國家標準GB 50666—2011混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范[1]8.3.10條的要求采取構(gòu)造措施。

4)為減少混凝土快速失水產(chǎn)生塑性裂縫，因此應(yīng)采用“兩次”抹面的施工工藝，及分別在混凝土初凝后、終凝前對其表面抹面處理。

5)為保證混凝土澆筑質(zhì)量，確保施工過程安全受控，應(yīng)避免在強沙塵暴、大風(fēng)、高溫天氣澆筑混凝土。當確實不可避免時，應(yīng)搭設(shè)擋風(fēng)遮陽棚，防止風(fēng)積沙污染混凝土，防止混凝土失水過快產(chǎn)生裂縫。

2.4 混凝土養(yǎng)護措施

1)及時有效的養(yǎng)護措施對控制混凝土早期塑性裂縫、干縮裂縫、塑性收縮裂縫至關(guān)重要，加之沙漠地區(qū)夏季高溫，混凝土失水速度更快，因此應(yīng)采取措施及時對混凝土進行養(yǎng)護。

2)對于結(jié)構(gòu)性樓板宜采用覆蓋薄膜、麻袋、棉氈，灑水養(yǎng)護的措施；對于混凝土路面，為保證路面外觀質(zhì)量，宜采用覆蓋草簾、灑水養(yǎng)護的措施，養(yǎng)護時間控制不少于7 d。

3)在混凝土強度達1.2 N/mm2前，應(yīng)加強現(xiàn)場管理，采取限制措施，嚴禁在混凝土上部通行或施工作業(yè)。

3 沙漠地區(qū)混凝土冬季施工工藝

塔中地區(qū)冬季寒冷，最低氣溫可達-27 ℃，混凝土冬期施工時的早期凍害問題是施工時首要考慮的，針對塔中氣候特征和油田地面建設(shè)混凝土工程施工特點，參考相關(guān)規(guī)范[1,3]，研究成果[4]及工程經(jīng)驗，提出如下施工工藝。

3.1 混凝土配合比要求

1)根據(jù)GB 50666—2011混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范[1]中10.2.1條，混凝土冬季施工時，宜優(yōu)先選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥(P.O)；

2)強度等級C15及以上的混凝土最小水泥用量不宜低于280 kg/m3，水膠比不應(yīng)大于0.55，可摻加適量超細礦物摻合料(硅灰等)；

3)冬期施工混凝土的原材料，應(yīng)將冰、雪凍塊清除；應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行國家標準GB 50119—2013混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[5]的規(guī)定選用混凝土用外加劑；

4)當選用非加熱養(yǎng)護方法時，混凝土中宜摻入引氣劑，混凝土含氣量宜控制為3%～5%；

5)混凝土配合比，根據(jù)現(xiàn)場實際及原材料情況等經(jīng)試驗檢驗后確定，并宜選擇較小的水膠比和坍落度。

3.2 原材料加熱

根據(jù)GB 50666—2011混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范[1]中10.2.7條對混凝土出機溫度、澆筑入模溫度的要求，需對混凝土原材料進行加熱，應(yīng)優(yōu)先選用對攪拌用水進行加熱的方法。當上述方法不能滿足10.2.7條要求時，可對拌合物中的骨料進行加熱。水、骨料加熱的最高溫度應(yīng)符合該規(guī)范表10.2.5的規(guī)定。

1)攪拌用水加熱宜優(yōu)先采用蒸汽加熱、電加熱等方法。

2)不得直接對水泥進行加熱，袋裝水泥宜存放至暖棚內(nèi)。

3)骨料加熱應(yīng)在開盤之前進行，加熱應(yīng)均勻。預(yù)拌混凝上用砂，應(yīng)提前備足料，運至有加熱設(shè)施的保溫封閉儲料棚內(nèi)。

3.3 混凝土攪拌

根據(jù)現(xiàn)行國家標準GB 50666—2011混凝土結(jié)構(gòu)施工規(guī)范[1]，混凝土攪拌的最短時間應(yīng)符合該規(guī)范表7.4.4的規(guī)定。實際施工時應(yīng)特別注意本條中注的附件條件。

3.4 混凝土運輸與澆筑

1)混凝土在運輸過程中應(yīng)采取保溫措施，以滿足入模溫度不低于5 ℃的要求，當不符合要求時，應(yīng)采取措施進行調(diào)整。

2)為減小熱量損失，應(yīng)對運輸車、輸送泵車及管道采取保溫措施，澆筑前應(yīng)采用同配比砂漿對上述設(shè)備進行預(yù)熱，防止堵管。

3)采用加熱法養(yǎng)護混凝土?xí)r，養(yǎng)護前的混凝土溫度不得低于2 ℃。

3.5 混凝土養(yǎng)護

混凝土初凝后，應(yīng)盡快進行覆蓋，先是塑料膜，然后是麻袋加以覆蓋保溫，以免混凝土受凍。在風(fēng)口部位加強覆蓋以防風(fēng)吹造成失水產(chǎn)生裂縫，在負溫情況下不得澆水養(yǎng)護，待混凝土達到抗凍臨界強度以上方可拆除混凝土的保溫措施。混凝土養(yǎng)護過程中按時做好溫度監(jiān)測工作。

4 工程應(yīng)用

本文提出的極端天氣條件下沙漠地區(qū)混凝土施工工藝已在塔中多個工程項目上得以應(yīng)用。該工藝有效的解決了沙漠地區(qū)夏季極端高溫天氣條件下混凝土裂縫、冬季混凝土凍傷的質(zhì)量問題，取得了較好的工程應(yīng)用效果。