高溫天氣下混凝土澆筑的施工措施

摘　要:分析了高溫天氣對(duì)混凝土澆筑施工造成的負(fù)面影響,介紹了消除這些負(fù)面影響的施工措施,其中對(duì)如何使混凝土降溫進(jìn)行了詳細(xì)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(hù),攤鋪,施工措施

中圖分類號(hào): TU755. 6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

　　高溫天氣下混合、澆筑和養(yǎng)護(hù)混凝土將會(huì)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(huì)對(duì)混凝土特性及使用可靠性產(chǎn)生負(fù)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(duì)混凝土澆筑帶來(lái)的負(fù)面影響,并介紹了消除這些負(fù)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(duì)濕度;4) 較大風(fēng)速;5) 強(qiáng)的陽(yáng)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(shí)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(guò)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(yán)重。即使天氣溫度是相同的,有風(fēng)、有陽(yáng)光的天氣與無(wú)風(fēng)、潮濕的天氣相比,施工中應(yīng)采取更為嚴(yán)格的預(yù)防性的措施。

2 　高溫天氣下對(duì)混凝土澆筑的影響

2. 1 　對(duì)混凝土攪拌的影響

　　1) 拌合水量的增加;2) 混凝土流動(dòng)性下降快,因而要求現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(duì)混凝土固化過(guò)程的影響

　　1) 因?yàn)檩^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(qiáng)度的降低,或者是混凝土凝固過(guò)程中及初凝過(guò)程中混凝土強(qiáng)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(huì)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(jìn)入會(huì)增加鋼筋被腐蝕的可能性。6) 高含水量、不充分的養(yǎng)護(hù)、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(huì)增加水合速率; 2) 高抗壓強(qiáng)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(jì),以上將使混凝土的養(yǎng)護(hù)與固化變得復(fù)雜;4) 從經(jīng)濟(jì)上考慮需要在極限高溫的條件下繼續(xù)工作;5) 收縮補(bǔ)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(huì)對(duì)作為混凝土的特性產(chǎn)生負(fù)面影響,但是通過(guò)原材料的選擇和對(duì)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(guò)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(dá)到6 ℃。但是在施工過(guò)程中應(yīng)注意冷卻水的加入量不能超過(guò)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(duì)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(guò)程中的運(yùn)行費(fèi)用外,該方法需要增加機(jī)械冷卻設(shè)備的投資費(fèi)用和冷卻水儲(chǔ)存池的建設(shè)費(fèi)用。冷卻水儲(chǔ)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(guò)向絕熱的儲(chǔ)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。或者在拌合水進(jìn)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(dá)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(chǔ)存池、液氮的儲(chǔ)存容器、批量控制器和一些其他輔助裝置。運(yùn)行費(fèi)用主要為消耗液氮的原材料費(fèi)和運(yùn)輸液氮容器的租賃費(fèi)。

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(duì)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(duì)加入混凝土中冰的重量進(jìn)行稱重。如果采用冰塊進(jìn)行冷卻,需要使用粉碎機(jī)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(gè)障礙是供應(yīng)量不足。該種降溫方法的費(fèi)用包括:塊冰的運(yùn)輸費(fèi)用、冷庫(kù)建設(shè)費(fèi)、破碎及處理設(shè)備費(fèi)以及其他勞務(wù)費(fèi)、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(gè)制冰廠,當(dāng)冰被生產(chǎn)出來(lái)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(fèi)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(shí),混凝土達(dá)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(fù)面的影響,但該方法的運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。

　　用液氮直接冷卻混凝土需配置如下設(shè)備:液氮儲(chǔ)存箱、帶有中心混合器的注入設(shè)備,或者是帶有一個(gè)或多個(gè)注入點(diǎn)的移動(dòng)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(chǎng)安裝,這可以減少混凝土攪拌站和施工現(xiàn)場(chǎng)間混凝土運(yùn)輸而導(dǎo)致的溫度升高。

　　在冷卻的過(guò)程中需要定時(shí)補(bǔ)充消耗的氮?dú)?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(guò)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(shí),要求施工現(xiàn)場(chǎng)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(cāng)內(nèi)或箱柜容器內(nèi),因此粗集料的冷卻可以在很短時(shí)間內(nèi)完成,在冷卻過(guò)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(guò)向潮濕的集料內(nèi)吹空氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。粗集料內(nèi)空氣流動(dòng)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(shí)施效果與環(huán)境溫度、相對(duì)濕度和空氣流動(dòng)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(fèi)用。

　　此外,還可采取的措施有:選用可快速攤鋪和有效壓實(shí)的混凝土;減少混凝土的運(yùn)輸、攤鋪、壓實(shí)與凝固時(shí)間;有效地安排工作,避免混凝土長(zhǎng)時(shí)間暴露;當(dāng)天氣條件有利時(shí),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(hù)期間,應(yīng)避免混凝土溫度的損失;在實(shí)施前組織討論會(huì),研究高溫天氣下混凝土凝固的一些必要條件。

參考文獻(xiàn):

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