摘　要:分析了高溫天氣對混凝土澆筑施工造成的負面影響,介紹了消除這些負面影響的施工措施,其中對如何使混凝土降溫進行了詳細闡述,從而為高溫天氣下道路、橋梁和建筑等工程提供了技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞:混凝土,養(yǎng)護,攤鋪,施工措施

中圖分類號: TU755. 6 文獻標(biāo)識碼:A

　　高溫天氣下混合、澆筑和養(yǎng)護混凝土將會使得混凝土的水泥水合速率與濕度蒸發(fā)速率增加,這將會對混凝土特性及使用可靠性產(chǎn)生負面影響。水泥的水合速率與混凝土溫度、水泥成分、粒度及所使用的摻合劑有關(guān)。

　　文中分析了高溫天氣對混凝土澆筑帶來的負面影響,并介紹了消除這些負面影響的施工措施,這些措施廣泛應(yīng)用在高溫天氣下道路、橋梁和建筑等工程施工中。

1 　高溫天氣的定義

　　高溫天氣不僅僅是指夏季環(huán)境溫度較高的情況,而是下述情形的任意組合:1) 高的外界環(huán)境溫度;2) 高的混凝土溫度;3) 低的相對濕度;4) 較大風(fēng)速;5) 強的陽光照射。

　　上述天氣條件可以發(fā)生在熱帶或干燥性氣候地區(qū)中一年的任何時間,而在其他地區(qū)則通常發(fā)生在夏季。在春季和秋季,由于24 h 之內(nèi)的溫差變化相當(dāng)大,在混凝土澆筑過程中,因溫度變化而導(dǎo)致混凝土收縮產(chǎn)生的早期裂痕也相當(dāng)嚴重。即使天氣溫度是相同的,有風(fēng)、有陽光的天氣與無風(fēng)、潮濕的天氣相比,施工中應(yīng)采取更為嚴格的預(yù)防性的措施。

2 　高溫天氣下對混凝土澆筑的影響

2. 1 　對混凝土攪拌的影響

　　1) 拌合水量的增加;2) 混凝土流動性下降快,因而要求現(xiàn)場施工水量增加;3) 混凝土凝固速率的增加,從而增加了攤鋪、壓實及成形的困難;4) 收縮裂縫產(chǎn)生可能性加大;5) 控制氣泡狀空氣存在于混凝土中的難度增加。

2. 2 　對混凝土固化過程的影響

　　1) 因為較高的含水量、較高的混凝土溫度,將導(dǎo)致混凝土28 d和后續(xù)強度的降低,或者是混凝土凝固過程中及初凝過程中混凝土強度的降低;2) 因整體結(jié)構(gòu)冷卻或不同斷面溫度的差異,使得固化收縮裂縫和溫度裂縫產(chǎn)生的可能性增加;3) 裂縫將導(dǎo)致混凝土耐用性能降低;4) 由于水合速率或水中粘性材料比率的不同,會導(dǎo)致混凝土表面摩擦度的變化,如顏色差異等;5) 腐蝕溶液進入會增加鋼筋被腐蝕的可能性。6) 高含水量、不充分的養(yǎng)護、碳酸化、輕集料或不適當(dāng)?shù)募匣旌媳壤?可導(dǎo)致混凝土滲透性增加。

2. 3 　其他影響

　　1) 水泥使用將會增加水合速率; 2) 高抗壓強度混凝土的使用,需要較高含量的水泥;3) 需要較大剛度的薄混凝土斷面的設(shè)計,以上將使混凝土的養(yǎng)護與固化變得復(fù)雜;4) 從經(jīng)濟上考慮需要在極限高溫的條件下繼續(xù)工作;5) 收縮補償水泥的使用。

3 　高溫天氣下混凝土澆筑施工措施

3. 1 　應(yīng)選擇有良好使用記錄的原材料和配合比例

　　高溫天氣會對作為混凝土的特性產(chǎn)生負面影響,但是通過原材料的選擇和對原材料特性與配合比例的控制可以減少這種有害影響。

3. 2 　混凝土的降溫

3. 2. 1 　冷卻混凝土拌合水,降低混凝土溫度

　　通過降低拌合水的溫度可以使混凝土冷卻至理想溫度,采用該種方法,混凝土溫度的最大降幅可以達到6 ℃。但是在施工過程中應(yīng)注意冷卻水的加入量不能超過混凝土拌合水的需求量,需求量的多少與混凝土集料的濕度和配合比例有關(guān)。對于拌合水的冷卻可以采用熱泵的技術(shù),熱泵可以加熱或冷卻混凝土。除了施工過程中的運行費用外,該方法需要增加機械冷卻設(shè)備的投資費用和冷卻水儲存池的建設(shè)費用。冷卻水儲存池的容積應(yīng)能滿足混凝土生產(chǎn)量的需要。

　　另一種方法可以采用液氮冷卻混凝土的拌合水:通過向絕熱的儲水池中注入液氮可以迅速使混凝土拌合水冷卻,冷卻后的拌合水然后被注入拌合池中?；蛘咴诎韬纤M入混凝土攪拌器前的水流中注入液氮,使拌合水變成冰水混合物,此方法能使混凝土降溫高達11 ℃,冰與水的比率一定要合適,以保證混凝土的溫度降至理想程度。該方面需配置的構(gòu)筑物與設(shè)備,絕熱的拌合水儲存池、液氮的儲存容器、批量控制器和一些其他輔助裝置。運行費用主要為消耗液氮的原材料費和運輸液氮容器的租賃費。

3. 2. 2 　用冰替代部分拌合水

　　用冰代替部分拌合水可以降低混凝土溫度,其降低溫度的幅度受到用冰替代拌合水?dāng)?shù)量的限制,對于大多數(shù)混凝土,可降低的最大溫度為11 ℃。為了保證正確的配合比例,應(yīng)對加入混凝土中冰的重量進行稱重。如果采用冰塊進行冷卻,需要使用粉碎機將塊冰粉碎,然后加入至混凝土攪拌器中。使用塊冰最大的一個障礙是供應(yīng)量不足。該種降溫方法的費用包括:塊冰的運輸費用、冷庫建設(shè)費、破碎及處理設(shè)備費以及其他勞務(wù)費、塊冰的稱重與供應(yīng)等。

　　另外一種替代方法是在混凝土生產(chǎn)廠的附近建一個制冰廠,當(dāng)冰被生產(chǎn)出來后,稱量、破碎,然后送入混凝土攪拌器內(nèi)。制冰廠也可以生產(chǎn)片冰,但是片冰加工系統(tǒng)的投資費用較大。

3. 2. 3 　用液態(tài)氮冷卻攪拌后的混凝土

　　液態(tài)氮直接注入剛剛拌和好的混凝土中,這也是一種降低混凝土溫度的有效方法。當(dāng)管嘴附近的混凝土冰凍時,混凝土達到了其最低的極限溫度,如果混凝土溫降在8 ℃以內(nèi),該方法是可行的。該方法被成功應(yīng)用于許多大體積混凝土的施工中,并且盡管注入了大量的液態(tài)氮,但混凝土的性能不受到任何負面的影響,但該方法的運行費用相對較高。

　　用液氮直接冷卻混凝土需配置如下設(shè)備:液氮儲存箱、帶有中心混合器的注入設(shè)備,或者是帶有一個或多個注入點的移動混合器。上述設(shè)備可以在開始工作前的最后幾分鐘在施工現(xiàn)場安裝,這可以減少混凝土攪拌站和施工現(xiàn)場間混凝土運輸而導(dǎo)致的溫度升高。

　　在冷卻的過程中需要定時補充消耗的氮氣,所需液氮的量是隨配合比例、配合成分以及溫度降低不同情況而變化的。一般混凝土溫度降低0. 5 ℃,則需要48 m3 的液氮。

3. 2. 4 　粗集料的冷卻

　　粗集料冷卻的有效方法是用冷水噴灑或用大量的水沖洗。由于粗集料在混凝土攪拌過程中占有較大的比例,降低粗集料大約1 ℃±0. 5 ℃的溫度,則最后混凝土的溫度可以降低0. 5 ℃。采用此冷卻方法時,要求施工現(xiàn)場有大量的冷卻水和必要的水冷裝置。由于粗集料可以被集中在筒倉內(nèi)或箱柜容器內(nèi),因此粗集料的冷卻可以在很短時間內(nèi)完成,在冷卻過程中要控制水量的均勻性,以避免不同批次之間形成的溫度差異。

　　集料的冷卻也可以通過向潮濕的集料內(nèi)吹空氣來實現(xiàn)。粗集料內(nèi)空氣流動可以加大其蒸發(fā)量,從而使粗集料降溫在1 濕球溫度范圍內(nèi)。該方法的實施效果與環(huán)境溫度、相對濕度和空氣流動的速度有關(guān)。如果用冷卻后的空氣代替環(huán)境溫度下的空氣,可以使粗集料降低7 ℃,但是需要增加相當(dāng)高的安裝費用。

　　此外,還可采取的措施有:選用可快速攤鋪和有效壓實的混凝土;減少混凝土的運輸、攤鋪、壓實與凝固時間;有效地安排工作,避免混凝土長時間暴露;當(dāng)天氣條件有利時,在白天或夜晚合理地安排混凝土的攤鋪工作;在攤鋪和養(yǎng)護期間,應(yīng)避免混凝土溫度的損失;在實施前組織討論會,研究高溫天氣下混凝土凝固的一些必要條件。

參考文獻:

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