夏季混凝土溫控施工技術(shù)淺談

陳光國

中國葛洲壩集團第二工程有限公司,四川 成都 610091

0 引言

影響砼澆筑質(zhì)量的原因眾多,包括自身原因與外部影響。其中,夏季高溫天氣這一外部原因?qū)艥仓|(zhì)量的影響不容忽視,不僅會加劇水化反應(yīng),而且對水泥攪拌、施工、養(yǎng)生也會帶來不利影響。因此,夏季混凝土施工溫控成為控制混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵。

1 工程概況

句容抽水蓄能電站為一等大(1)型工程項目,工程建設(shè)主體主要由上水庫工程、下水庫工程以及地下輸水發(fā)電系統(tǒng)等建筑物構(gòu)成。該項目常態(tài)混凝土澆筑總量為83.72萬m3,施工時段為2018年3月—2024年5月,最高月混凝土澆筑強度為3.43萬m3。

2 夏季高溫混凝土施工技術(shù)措施

該工程施工過程一般露天進行,除受太陽的輻射作用外,還受被加熱的地面的周圍物體發(fā)出的熱輻射作用影響。露天作業(yè)中的熱輻射能量較多,且影響的持續(xù)時間較長,尤其中午前后氣溫上升,會形成高溫、熱輻射的作業(yè)條件,因此需要在混凝土拌制、運輸、入倉、養(yǎng)護等過程中采取措施加以控制。

當晝夜平均氣溫超過30 ℃時,混凝土施工應(yīng)參照夏季混凝土施工要求執(zhí)行。混凝土拌合站、試驗室要做好溫度的檢測記錄工作。在夏季大體積混凝土施工時,拌合樓出機口溫度應(yīng)嚴格控制在16 ℃左右,入倉澆筑溫度應(yīng)小于等于18 ℃,最高溫度小于等于36 ℃,同時應(yīng)按4 h/次的頻率檢測出機口溫度、冷卻水溫度和氣溫。

2.1 混凝土出機口溫度控制

大體積混凝土施工主要包括上庫主副壩后擋墻混凝土、進出水口結(jié)構(gòu)混凝土和廠房巖壁吊車梁混凝土施工。根據(jù)設(shè)計要求,混凝土澆筑溫度應(yīng)小于等于18 ℃,另外混凝土運輸過程中的溫升應(yīng)考慮2 ℃,則混凝土出機口溫度應(yīng)小于等于16 ℃。由于夏季氣溫較高,經(jīng)計算夏季混凝土自然出機口溫度高于溫控要求的16 ℃,因此拌合站混凝土須采取制冷措施。

計算混凝土出機口溫度,首先要確定各部位大體積混凝土的配合比,本工程大體積混凝土配合比詳見表1。

表1 各部位大體積混凝土施工配合比

工程區(qū)域常年平均氣溫15.4 ℃,5—9月平均氣溫為24.4 ℃,7、8月為最熱月份,平均氣溫27.5 ℃。溫控計算時,取7月份溫度為計算值,初始溫度設(shè)定:粗骨料19 ℃、砂21 ℃、水泥22 ℃、粉煤灰22 ℃、水13 ℃。

混凝土出機口溫度主要取決于拌合前各類原材料的溫度控制?；炷翝仓囟戎饕沙鰴C口溫度及混凝土在運輸、澆筑過程中的熱量損失2部分共同決定的。根據(jù)拌合前混凝土原材料總熱量與拌合后混凝土總熱量相等的原理,可求解混凝土的出機口溫度T0,計算公式[1]如下。

T0=∑TiCiCt-335ηGc+Q/∑CiGt

式中:T0為混凝土出機口的計算溫度,℃;Ti為組成混凝土第i類材料的平均進料溫度,℃;Gi為每立方米混凝土中第i類材料的質(zhì)量,kg;Ci為第i類材料比熱,kJ/(kg·℃);Gc為每立方米混凝土中加冰量,kg;η為冰的冷量利用率,以小數(shù)計;Q為每立方米混凝土拌和時產(chǎn)生的機械熱,kJ/m3,若進料溫度按進樓前的溫度計算時,還應(yīng)計入運輸和二次篩分中增加的機械熱;335為冰的融化潛熱,kJ/kg。

具體熱平衡計算過程見表2～4。

表2 進出水口(C30W8F100二級配)熱平衡計算表

表3 廠房巖壁梁(C30二級配)熱平衡計算表

表4 壩后擋墻(C25三級配)熱平衡計算表

進料溫度按進樓前的溫度計算,還應(yīng)計入運輸和二次篩分中增加的機械熱,取4 000 kJ/m3,冰的融化潛熱取335 kJ/kg。經(jīng)計算進出水口(C30W8F100二級配)混凝土出機口溫度16.096 ℃。

進料溫度按進樓前的溫度計算,還應(yīng)計入運輸和二次篩分中增加的機械熱,取4 000 kJ/m3,冰的融化潛熱取335 kJ/kg。經(jīng)計算廠房巖壁梁(C30二級配)出機口溫度16.344 ℃。

進料溫度按進樓前的溫度計算,還應(yīng)計入運輸和二次篩分中增加的機械熱,取4 000 kJ/m3,冰的融化潛熱取335 kJ/kg。經(jīng)計算壩后擋墻(C25三級配)混凝土出機口溫度16.379 ℃。

經(jīng)計算得出:拌和用水終溫須采用制冷水,水溫不高于13 ℃,并加30 kg溫度為-5 ℃片冰的措施,混凝土出機溫度可控制在16 ℃左右,可滿足各部位混凝土最高出機口溫度的要求。

2.2 原材料儲存和降溫措施

水泥進場后應(yīng)存放一定時間以降溫,然后經(jīng)檢測合格后方可使用。夏季氣溫升高,須對膠凝材料、細骨料、粗骨料的儲存?zhèn)}、料堆進行遮陽、防曬處理,或在細骨料和粗骨料堆上噴水霧,從而降低原材料的溫度。骨料輸送膠帶機應(yīng)搭設(shè)遮陽棚,避免骨料在輸送過程中暴曬升溫。

混凝土拌和時采用加冰水作為混凝土降溫的主要措施,并對水管和水箱加裝遮陽和隔熱設(shè)施,加入的冰水應(yīng)作為拌和水進行質(zhì)量控制和計量。

在滿足設(shè)計要求的砼強度、耐久性和和易性的情況下,應(yīng)優(yōu)化骨料級配,加入優(yōu)質(zhì)的摻合料和外加劑,以相應(yīng)地降低單位水泥使用量。

2.3 混凝土配合比設(shè)計

混凝土配合比設(shè)計須考慮夏季環(huán)境溫度影響而造成混凝土坍落度的損失。應(yīng)選用減水率大、保坍性能強,能有一定增強效果并可延長混凝土初凝時間的減水劑。

相關(guān)試驗證明,單位體積混凝土的水泥用量每增減10 kg,其水化熱使混凝土溫度增減1 ℃。應(yīng)優(yōu)化混凝土配合比,例如大壩混凝土配合比設(shè)計中選用微膨脹性的強度等級為42.5的水泥,摻用緩凝高效減水劑和引氣劑,在滿足混凝土標號、抗凍、抗?jié)B、極限拉伸值等設(shè)計指標條件下,提高Ⅰ級粉煤灰用量,降低水膠比,可改善混凝土性能,提高混凝土抗裂能力。

2.4 混凝土運輸

混凝土在運輸過程中,應(yīng)設(shè)置防曬設(shè)施,如罐體覆蓋反光棉,并盡可能縮短運輸時間,減少因太陽直射造成混凝土溫度的回升和混凝土的稠度損失。長距離運輸時須慢速攪拌或延遲攪拌混凝土,使混凝土到達澆筑地點時仍處于攪拌狀態(tài),不得在運輸過程中加水攪拌。

2.5 混凝土澆筑過程保障措施

施工前,應(yīng)加強施工組織管理,完善資源配置,按照運距合理安排攪拌車和施工的數(shù)量,以提高施工效率,并確保在砼初凝前完成,減少受外界環(huán)境的影響;做好施工準備,合理安排澆筑時段,盡可能避免在日最高氣溫時澆筑混凝土;強約束區(qū)混凝土應(yīng)盡量選擇低溫季節(jié)澆筑,若在高溫季節(jié)應(yīng)利用夜間或低溫時段澆;充分檢查降溫設(shè)備、溫控措施是否已全部落實到位,如有不到位情況,應(yīng)堅決停止混凝土施工;混凝土運達現(xiàn)場后,在準備卸料前須讓罐體高速旋轉(zhuǎn)20～30 s,充分使拌合物攪拌均勻。

混凝土施工過程中,應(yīng)安排專人完善相應(yīng)的混凝土各類記錄表格,要對混凝土性能測試記錄、混凝土入倉記錄、混凝土拆模和養(yǎng)護記錄等內(nèi)容進行全程記錄和監(jiān)控,相關(guān)記錄資料要作為質(zhì)量控制的重要資料存檔。各種與混凝土接觸的工具、設(shè)備和材料等不要被陽光直接暴曬,有必要時應(yīng)灑水冷卻。在氣溫高、日照強、大風季節(jié)的條件下施工時,應(yīng)采取大面積噴霧的保障措施,從而降低周邊環(huán)境溫度,補充倉內(nèi)混凝土表面蒸發(fā)的水分,確保倉面濕潤,必要時可在白天對混凝土表面覆蓋隔熱材料。嚴格控制混凝土的下料高度和一次澆筑厚度,加強混凝土的振搗,確?；炷撩軐嵕鶆?。在先澆筑混凝土表面澆筑新砼時,除對其表面進行鑿毛處理外,還應(yīng)當用水將其冷卻至新澆混凝土溫度。

具體施工時須根據(jù)天氣和施工情況預(yù)埋溫度計,檢測混凝土溫度,以采取更有效的溫控措施。澆筑大體積混凝土,其內(nèi)部應(yīng)設(shè)置監(jiān)測點,例如實地檢測出混凝土內(nèi)部最高溫升、最大應(yīng)變、里表溫差、降溫速率和環(huán)境溫度。布置原則如下:監(jiān)測點的布置范圍應(yīng)以所選澆筑體平面圖對稱軸線的半條軸線為監(jiān)測器,在監(jiān)測區(qū)內(nèi)的監(jiān)測點按平面分層布置;在監(jiān)測區(qū)內(nèi),溫度監(jiān)測點應(yīng)均勻布置,每100 m2澆筑面積應(yīng)不低于1個測點,每個澆筑層應(yīng)不低于3個測點,監(jiān)測點的位置與數(shù)量可根據(jù)溫凝土澆筑體內(nèi)溫度場和應(yīng)力場的分布情況及溫控的要求確定;在平面對稱軸線上,監(jiān)測點位應(yīng)不少于4處; 沿澆筑體厚度方向,每個點位的測點數(shù)量要不少于5處;保溫養(yǎng)護效果及環(huán)境溫度監(jiān)測點數(shù)量應(yīng)根據(jù)實際需要確定;外表溫度應(yīng)以混凝土表面以內(nèi)50 mm處的溫度為準;澆筑體底面的溫度,應(yīng)以底面上50 mm處的溫度為準。

2.6 混凝土養(yǎng)護

混凝土澆筑完成后,大體積混凝土表面應(yīng)立即覆蓋2 cm厚的隔熱被作為隔熱層,初凝后撤去隔熱層并用浸濕的土工布覆蓋,保證潮濕狀態(tài)。混凝土表面采取灑水養(yǎng)護,混凝土拆模后的噴水養(yǎng)護宜用自動噴水系統(tǒng),濕養(yǎng)護應(yīng)不間斷,不得造成干濕循環(huán)。大體積混凝土應(yīng)提前養(yǎng)護,養(yǎng)護時間不少于28 d[2]。

3 應(yīng)用效果

本工程通過采取原材料溫度控制、混凝土配合比優(yōu)化調(diào)整、混凝土出機口溫度控制、運輸過程溫控措施、澆筑過程的保障措施、澆筑后的及時養(yǎng)護等系列技術(shù)手段和管理措施,確保了進出水口、廠房巖壁梁和壩后擋墻等部位大體積混凝土順利實施,各部位單元工程混凝土驗收合格率100%,優(yōu)良率達到了98%。

4 結(jié)束語

混凝土施工質(zhì)量的優(yōu)劣離不開施工前對各個環(huán)節(jié)的精心策劃、有效控制,管理過程中應(yīng)深入各個環(huán)節(jié),合理安排生產(chǎn)和勞動作息時間,特別是夏季高溫環(huán)境下作業(yè),應(yīng)盡量避免白天開倉澆筑,控制一次澆筑量,確保澆筑質(zhì)量。