高温天气下大体积混凝土温度控制施工工艺研究.pdf

工程应用Engineering Application66CHINA CONCRETE 2023.08 NO.170引言在混凝土施工过程中，尤其是大体积混凝土，高温干热天气对其施工质量的影响是较为显著的1-2。在高温干热下，一旦出现混凝土配合比设计较差、混凝土温差控制不理想，或混凝土浇筑方法不合理的情况，都会导致施工混凝土结构的温差应力增大。不仅如此，混凝土养护也是控制其温度发展的重要环节之一3，更是影响混凝土收缩程度的重要因素。一旦后期混凝土结构出现裂缝等问题时，会极大程度地对建筑物的功能和安全造成不良影响4。为此，本文提出高温天气下大体积混凝土温度控制施工工艺方法，从大体积混凝土施工的全过程角度出发，对其温度进行控制。1 大体积混凝土施工工艺设计1.1 施工材料选择（1）水泥的选择。考虑到水泥在水化过程中产生大量的热量，使混凝土内部温度升高。因此，本文选择低水化热的水泥品种，具体型号为42.5抗硫酸盐水泥，其性能指标见表1。42.5抗硫酸盐水泥是由硅酸盐水泥熟料、适量石膏和高炉矿渣经细磨而成。由表1可知，与其他硅酸盐水泥相比，它具有耐硫酸盐性高、水化热低的特点5，因此，更高温天气下大体积混凝土温度控制施工工艺研究曹金亮谭龙姚黎明王成志中国水利水电第三工程局有限公司 陕西 西安 710024摘 要：为了综合控制混凝土施工全过程的温度影响因素，对高温天气下大体积混凝土温度控制施工工艺进行研究。将具有耐硫酸盐性高、水化热低特点的42.5抗硫酸盐水泥和质量性能指标满足要求的526mm碎石作为施工材料，按照水泥、石子、砂、水和外加剂的使用比例为3801030750171 4的标准配合比，并在拌合阶段对砂石骨料进行遮阴处理，采用冰屑或者冰水进行混凝土的拌合。在施工阶段，合理安排浇筑时间，对具体的施工方式进行针对性设计，并通过浇水养护的方式控制混凝土的内外温差在目标范围以内。结果表明：混凝土的底面、侧面以及顶面温度均呈现出明显的下降趋势，且均出现温度回升的情况。关键词：高温天气；大体积混凝土；温度控制；施工工艺；浇筑时间；浇水养护Research on Temperature Control Construction Technology of Mass Concrete in High-temperature WeatherAbstract:In order to comprehensively control the temperature influence factors in the whole process of concrete construction,this paper studies the temperature control construction technology of mass concrete in high temperature weather.42.5 sulfate-resistant cement with high sulfate resistance and low hydration heat and 526mm crushed stone with satisfactory quality and performance indexes are used as construction materials,and the standard proportion of cement,gravel,sand,water,and additives is 380:1030:750:171:4,and the sand aggregate is shaded in the mixing stage.In the construction stage,under the premise of reasonable arrangement of pouring time,design the specific construction method,and control the temperature difference between the inside and outside of concrete within the target range by watering and curing.The results show that the temperature of the bottom,side,and top surfaces of concrete show a significant downward trend,and there is a temperature rise in all cases.Key words:High-temperature weather;mass concrete;temperature control;construction technology;pouring time;watering and curing收稿日期：2023-5-17第一作者：曹金亮，1987年生，工程师，主要从事建筑及市政工程大体积混凝土和泵送混凝土施工技术研究工作，E-mail：caojl_工程应用Engineering Application67总170期 2023.08 混凝土世界能适应高温环境下的施工要求。（2）碎石的选择。本文选用526mm碎石，对其具体的性能指标加以管控，其中，表观密度不低于2620kg/m3，空隙率不高于44.0%，碎石中针片状含量不高于3.0%，且含泥量稳定在0.2%以内6。在此基础上，对碎石的级配情况进行设置，具体见表2。（3）混凝土中各原料配合比参数的确定。由于导致混凝土放热和收缩的主要原因是水泥的水化放热和硬化收缩反应，因此，本文设计配合比的思路是在保证强度的前提下，尽量降低水泥用量，根据混凝土配合比设计规程，以及建筑项目的设计要求，设计高温环境下混凝土中水泥、石子、砂、水和外加剂的使用比例为380 1030750 171 4。按照上述选择和思路，实现对高温天气下大体积混凝土施工材料的控制，从原材料的角度提高其对于高温环境的抗干扰能力。1.2 混凝土拌合控制在对混凝土进行拌合处理时，结合高温环境的实际特征，采取针对性的控制措施也是至关重要的。以砂石骨料为核心，本文采取的降温措施主要分为以下几方面。首先砂石骨料料场要搭设遮阳棚，避免阳光直射砂石骨料。在遮阳棚搭建阶段，宜采用轻钢结构，为了提高遮阳效果，屋面材料以硬质彩钢瓦为宜。为减少砂石料暴露面积，料场堆放高度不宜过低，高度在34m为宜。必要时，可以对粗骨料进行适当的洒水处理，洒水不仅能起到清洗粗骨料的目的，而且还是骨料降温的有效手段。为保持骨料的含水量稳定，洒水时机一般选择在浇筑前的2h。除此之外，在砂石料的运输途中，也要避免被太阳直晒，同时砂石料上料的时间应集中在晚上气温较低时进行。与水泥或骨料的温度相比，水的温度更易控制，因此，本文以拌合水温度为核心，通过将水温控制在15以下，以此实现降低混凝土温度的效果。采取的降温措施主要分为以下几方面。首先，在混凝土拌合时，将部分拌合水改为冰屑，利用冰的低温和冰融解时吸收潜热的作用，使其与拌合材料直接作用，提高冷量利用率的同时，也可以起到显著的降温效果。利用这样的方式，混凝土温度的降低幅度可以达到1015。但是需要注意的是，加冰水量不宜过多，控制加冰量为拌合用水量的50%60%为宜。其次，要积极提高拌合施工的执行效率，原则上，选择冰屑或者冰水进行混凝土的拌合为最佳方式。当使用冰块进行拌合时，需要提前将冰块和水拌合好，溶解为冰水，以此减少拌合时间，最大限度提高冷量的有效利用率。1.3 施工阶段温度控制混凝土浇筑前对仓号进行洒水，因地表水或水罐水经白天太阳的暴晒温度较高，所以水源宜选择城市自来水或温度较低的地下水。洒水不仅能湿润仓号，防止混凝土失水，而且可以降低钢筋和垫层因白天暴晒等产生的高温，从而防止浇筑后热量向混凝土的传递。在混凝土浇筑时，浇筑时间应选择在一天气温较低的时段进行（一般为当天晚上18:00第二天早上06:00），连续、快速地浇筑，减少混凝土到达现场后的等待时间，尽快将混凝土入仓。在底板混凝土浇筑时，由于面积较大，安排2辆混凝土泵车进行浇筑作业，保证混凝土的浇筑速度。在混凝土浇筑之后，做好混凝土的保温、保湿养护，缓缓降温，充分发挥徐变特性，减低温度应力，特别应注意避免曝晒，并注意保湿。除此之外还需要特别注意的是，当混凝土、土壤与其他易吸水材料进行直接接触时，需要采用塑料薄膜材料实施对应的隔离措施，使混凝土和吸水材料进行隔离，以此解决混凝土在高温干热环境中极速失水而产生裂缝的问题。在振捣过程中，振捣点要均匀，采用单一的行列式，表 1 水泥性能指标指标参数水泥细度/（m2/kg）362铝酸三钙C3A/%2.75初凝时间/min190终凝时间/min2952d抗压强度/MPa2128d抗压强度/MPa52.5氯离子含量%0.02烧失量%3表 2 碎石级配设置筛孔尺寸/mm通过率/%37.5010020.009510014.00-10.0030605.000102.36-工程应用Engineering Application68CHINA CONCRETE 2023.08 NO.170参考文献1 苏轩,孙春辉,牟雨龙,等.水化温升抑制剂在混凝土温度控制中的应用J.混凝土世界,2022(10):65-69.2 冯前进,周日喻,张楠,等.深埋式承台大体积混凝土温度控制技术J.四川建材,2022,48(9):90-91+94.3 韩小华,黄浩天,闫希晔,等.大体积混凝土内部温度控制与现场测温差异分析J.建筑技术,2022,53(8):1094-1097.4 杨育满,王杰.温州市七都大桥北汊桥主塔承台温度控制技术J.四川建材,2022,48(8):132-133+135.5 田海洋,徐汇宾,杨化军,等.高温环境下海口塔大体积超厚筏板混凝土施工技术J.建筑技术,2022,53(7):919-923.6 王进,于海申,周志健,等.大型地震工程模拟研究设施水下振动台基础大体积混凝土温度控制研究J.施工技术(中英文),2021,50(24):1-5.移动间距小于振动棒作用半径的1.5倍，振棒插入的间距一般为400mm左右。振捣点时间控制在2030s，直至混凝土表面泛浆，不出现气泡，混凝土不再下沉为止。在混凝土振捣完毕后，应随即覆盖塑料薄膜密闭养护，防止混凝土脱水龟裂。1.4 混凝土测温与养护在对混凝土进行测温时，以混凝土入模为起始时间，按照2h的间隔标准对混凝土的温度进行监测，通过记录每个测温点的温度，对其温度升降情况加以监控，并实施温度控制措施。一般情况下，当混凝土结构内外温差达到25时，需要对其进行浇水降温处理。当基面温差和基底面温差达到20以上时，也需要采取相应的保温及养护措施。通过这样的方式，将混凝土的温度差控制在目标范围内，降低有害裂缝出现的概率。混凝土的养护方式主要是对其表面进行浇水，防止因脱水而出现的表面干缩裂缝问题。需要注意的是，由于环境温度较高，水分蒸发较快，因此，可以在混凝土浇筑完毕12h内，在其外表面覆盖草帘等降低水分蒸发的速度。2 实际应用2.1 测试准备使用本文设计的温度控制方法进行实际应用时，设计了尺寸3.0m0.6m2.0m的混凝土块结构，并对施工环境的温度进行监测。其中，单日最高温度为42.0，最低温度为15.85，对应的日出时间和日落时间分别为上午5:36和下午6:25。以此为基础，对施工后的混凝土块结构温度情况进行监测。2.2 测试结果对施工大体积混凝土不同部位的温度进行检测，检测的周期为240h，检测部位包括大体积混凝土的底面、侧面以及顶面，在不同部位设置了10个检测点，将其平均值作为最终的检测结果。大体积混凝土不同部位温度检测结果如图1所示。由图1可知，在本文设计的大体积混凝土温度控制施工工艺下，混凝土结构的温度在施工后48h左右达到峰值，这是因为水泥水化过程中释放出的热量累积到了最高点，48h后，混凝土的底面、侧面以及顶面的温度均呈现明显的下降趋势。其中，底面温度最终稳定在32以内，侧面温度最终稳定在35左右，顶面温度最终稳定在30以内，且均出现温度回升的情况。混凝土结构的温度峰值也在施工48h后，开始呈现稳定的下降趋势，在240h的检测结果中，其温度稳定在40以内。以上结果表明，本文设计的大体积混凝土温度控制施工工艺能够保证混凝土结构在高温环境下实现稳定的温度发展，并未受客观环境影响出现温度异常波动的情况。结语本文提出高温天气下大体积混凝土温度控制施工工艺研究，着重研究大体积混凝土在极端高温干热天气情况下的温度控制措施，以混凝土材料的选择、配合比的优化、混凝土拌合为切入点，在混凝土浇筑过程中从温度、湿度控制措施入手，采取内部控制水泥反应热量、外部降温等温度控制措施，试验发现，在施工48h后，混凝土的底面、侧面以及顶面的温度均呈现稳定的下降趋势，表明本文设计的大体积混凝土温度控制施工工艺可以促进混凝土结构温度的稳定发展，降低出现裂缝的可能性。图 1 大体积混凝土温度检测结果