炎热气候下混凝土施温度控制

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1、炎热气候下混凝土施温度控制（京市政建设集团有限责任公司第一工程处，北京 100044）摘 要 介绍 了炎热气候下进行混凝土施工时 ，炎热气候对混凝土结构造成 的危害以及产生 的原因。论述 了在斯里兰卡科伦坡南部三镇供水工程项 目中，在炎热气候下混凝土浇筑时采取的相应对策和控制方法。 关键词 炎热气候；混凝土施工；对策 中图分类号 ：TU744 文献标识码 ：B 美国炎热气候下混凝土施工(ACI 305R)标准中，对炎热气候下混凝土施工定义为：高温(即气温高于 24)，低相对湿度，干燥，强烈日照以及大风等综合条件作用下，加速了混凝土的水分损失，使得混凝土干燥和凝结过快，导致混凝土出现强度降低，收

2、缩，开裂，压光困难等问题，对混凝土的性能产生了不利的影响状况下的施工。我国水工混凝土施工规范(SDJ 20782)中规定，高温季节施工时，混凝土最高浇筑温度，不得超过 28；日本规范规定，夏季混凝土的搅拌温度为30以下浇筑时的混凝土温度应低于35；德国规范规定，在炎热气候下，新拌混凝土温度，在卸车时不得超过30 ；澳大利亚混凝土生产与供应(AS 1397)规范中，认为气温高于 30，低相对湿度风速大，施工现场混凝土下料温度达到极限 35时，都可定义为炎热气候下混凝土施工。 1 工程概况 斯里兰卡为印度洋中的岛国 位于赤道以北，接近赤道，属于热带季风气候。年平均最高气温31.3，平均最低气温 2

3、3.8，只有雨季和旱季之分。由于中部的高山挡住了暖湿的西南季风，只有西南部分地区因锋面雨而形成湿润区，大部分地区为干旱或半干旱区。 斯里兰卡科伦坡南部三镇供水工程，项 目所在地平均海拔 535 m，年平均温度 32，湿度 67%78%，阳光辐射强烈。 该工程技术文件规定炎热气候下浇筑混凝土，模板周围温度不大于32，浇筑时混凝土温度不得超过 32。因此，在上述环境条件下进行混凝土施工时，必须针对炎热气候制定行之有效的施工措施，以减小、消除气候因素给施工带来的不利影响。 2 炎热气候对混凝土性能的影响 炎热气候下浇筑混凝 土不仅对新拌混凝土的需水量、工作性能，坍落度等造成影响，而且对混凝土28 d

4、强度、抗渗性以及混凝土耐久性带来不利后果其产生的不良影响表现如下： (1) 炎热气候使混凝土用水量增加，造成混凝土28 d及后期混凝土强度降低。混凝土在高温的作用下水化速度加快，早期水化物生成快，抑制了混凝土的后期强度发展，表现出混凝土的 24h 强度增加，28d 强度降低要达 到常温时的相同强度，就必须增加水泥用量。 (2)混凝土温度随气候温度升高，坍落度损失增加，初凝时间缩短，凝结速率增加，导致不易成活，混凝土干缩、塑性、温度裂缝产生的危险增加。 (3)该项目由于海风中夹杂的盐分较大 ，混凝土裂缝更易导致钢筋的腐蚀。 3 采取的对策 3.1 控制混凝土温度的措施 美国 ACI 305R标准

5、中指出炎热气候下施工当混凝土净用水量不变时混凝土温度每升高 11，坍落度会减少 25mm，并且混凝土凝结时间随温度增高而缩短，见表1。 为有效控制混凝土人模温度，在进行混凝土搅拌前，需对其各组分的温度进行有效控制。美国ACI 305R标准中，描述混凝土温度每降低 1需将水泥温度降低 8或降低水温 4或降低骨料温度 2。 混凝土出仓温度可由下式计算： T=0.1Tc +0.6Ta+0.3Tw 式中： T 混凝土温度 ；Tc 水泥温度；Ta 骨料温度 ；Tw水温度 。 应用上述公式 ，计算了该项目当气温在 32时，拌和 28混凝土所需的水泥温度为 65，骨料温度为 28，冷水温度为 15左右。 3

6、.1.1 水泥的选择及温度控制 该项目技术规范要求选用符合 ASTM C150标准Type I硅酸盐水泥。Type I硅酸盐水泥为普通用途水泥，Type IV为低水化热水泥。水泥的水化热主要为水泥中含有的 C3S、C3A与水反应产生 ，并受水灰比，水泥细度，养护温度的影响。水泥水化热随以上影响因素的增大而增高。Type IV水泥中 C3S、C3A的含量仅为 Type I中的一半。故施工中选择了 Type IV硅酸盐水泥。 水泥胶凝材料的热量占混凝土拌和物总携带热量的 34%，我国现行的 GB175-92标准中，对拌和混凝土的水泥温度没有作出相应规定，而美国标准 ACI 305R中，为水泥温度规

7、定 了一个最高极限温度为 77。为该项目提供商混的搅拌站，经检测所用的 C32.5级散装水泥卸车温度大都在 6070之间，水泥在储罐中存储时间一般为 2 d左右，曾检测到水泥温度为90通过协商要求搅拌站通过覆盖遮阳棚措施，将水泥温度在混凝土拌和时，必须控制在 70以下。 3.1.2 骨料的选择及温度控制 (1)粗骨料选择 该项目技术规范要求粗骨料须符合ASTM C33要求，粗骨料最大粒径不应超过50 mm。根据结构最小断面尺寸，选择最大粒径为 40mm。因 54omm粒径(比 525 mm粒径)的碎石混凝土可减少用水量 68 kg/m3 ，降低水泥用量 15 kg/m3，因而可减少泌水、收缩和

8、水化热。 (2)粗骨料温控措施 砂石骨料携带的热量占混凝 土拌和物总热量的46%左右，是影响混凝土温度控制的主要因素之一在当地搅拌站骨料存放处气温 32时，对粗骨料进行温度检测，暴露在阳光下粗骨料温度为 44；粗骨料遮盖后，其温度基本为 32左右。项目施工时，混凝土粗骨料温度控制主要通过以下两方面人手： 粗骨料从石料场运到商混搅拌站，其受气温影响较大 ，尽管在粗骨料上加装遮阳棚 ，骨料表层温度仍为32左右，需采取其他降温措施。 在浇筑混凝土前 1 h，用搅拌站自备地下水井抽取地下水(22)冲洗粗骨料 30 min，使骨料能够散发部分热量。采用这一措施，使骨料温度从 32降至 28。同时抽取的地

9、下水喷淋混凝土搅拌机、料斗、水泥存储仓，混凝土罐车等，使设备降温。 (3)细骨料的选择和温控措施 该项目技术规范要求细骨料须符合 AsTM C33要求，细度模数为 2.33.0之间。施工中采用当地产级配良好细度模数为 2.8的中砂。2.8细度模数的中砂比2.3细度模数的中砂，可减少用水量 2025 kg/m3 降低水泥用量2835 kg/m3，从而降低了水泥水化热、混凝土温升和收缩的趋向。 砂子用量占骨料总量的 1/3 左右，无法采取有效冷却措施，只能采取搭设遮阳蓬的方法。采取遮阳措施后，其温度只略低于平均气温约在 28左右。 3.1.3 水的温度控制 水的温度对混凝土温度的影响很大。水温过高

10、会使混凝土温度增高，坍落度损失增大，从而导致混凝土强度、耐久性、泌水性降低。由于水的温度比水泥或骨料的温度更易控制，因此，通过控制水温 (15以下)的方法降低混凝土温度更有效。 冰在融化时，可吸收的热量为 335 J/g，采取水中加冰的方法降低混凝土温度效果更佳。按通常情况扣除砂石骨料的游离水 35 kg/m3 ，外加剂中的水，按4050 kg/m3冰屑来替代水。 3.1.4 外加剂的选用 该项目技术规范要求混凝土中添加减水剂。按选择混凝土外加剂的原则，尽可能选择减水率高的外加剂，以便降低水泥用量，达到降低混凝土水化热目的。 ADVA 105高效减水剂其品质、指标符合技术规范要求的 ASTM

11、C494标准，其可使混凝土产 生近40%的减水率。采用该外加剂做减水率试验和坍落度损失试验，结果显示初始坍落度高度和坍落度损失相差无几，且 28 d强度没有损失。施工结果表明采用的高效减水剂不仅改善了混凝土性能，而且还减少了拌合水和水泥用量，降低了水化热，延迟了水化热释放速度和放热峰值。因此，既减少了温度应力，又使初凝和终凝时间延缓 38 h，降低了混凝土施工中出现冷接缝的可能性。 3.2 现场混凝土温控及浇筑措施 混凝土施工时，向当地商混搅拌站派驻项目部人员，对混凝土各组分入机温度、混凝土出仓温度进行控制，确定开仓时间，协调浇筑过程中施工现场与搅拌站间的联系，组织混凝土及时供应，确保混凝土施

12、工现场无积压现象。 3.2.1 现场温控措施 (1)检测运到现场混凝土的温度和坍落度，随时进行调节。 (2)施工范围内搭棚遮挡阳光。浇筑混凝土前，用水湿润基层、钢筋和边模。与混凝土接触的各种工具设备和材料，如混凝土罐车、泵管、布料杆、钢筋等，避免直接受到阳光曝晒，在各机具表面适 时进行了洒水降温。 3.2.2 混凝土浇筑措施 (1)混凝土浇筑时，根据具体气候和现场条件，选择在早晨 7：00开始，避开日最高气温时间。 (2)安排充足的工力和机具，制定了具体浇筑方案，连续、快速的浇筑。 (3)混凝土振捣采用插入式，根据混凝土厚度，振捣时间采用 515 S，避免过振和漏振。 (4)根据施工现场气温、

13、相对湿度、混凝土温度和风速的数值 ，利用图1所示的各因素关系数值，可得出水分蒸发速率值。通常水分蒸发速率值大于 1 kg/m2/h时，需在施工时采取措施，预防混凝土可能产生的干缩、塑性裂缝。如施工现场平均气温 27，相对湿度70%，风速在 1520 km/h时，查图可知混凝土水蒸发速率值接近或大于 1 kg/m2/h。此时，需向混凝土表面喷水雾或采用防风措施，以降低表面蒸发速度。 水分蒸发速率值也可用下列公式计算得出： E=5( Tc+182.5 - r Ta +182.5)( V+4)×10-6 式中：E水的蒸发速率(kg/m2/h)；r 相对湿度(%)； Ta 气温；Tc 混凝土

14、(水表面)温度()；V风速(km/h)。 3.3 混凝土的养护 23气温和充足的水是水泥水化进程的理想状况。为保证混凝土强度增长，避免干缩、塑性裂缝现象产生，在炎热气候下浇筑混凝土后更须加强养护，尽量使混凝土在较佳的环境下养护。 (1)在混凝土初凝后立 即进行浇水养护 ，现场混凝土平板采用蓄水养护，其他竖向部位，覆盖麻袋片连续浇水养护。养护中，如混凝土表面干湿状态交替出现，会增加混凝土裂缝的出现机率。 (2)养护中定时检测混凝土和环境温度，以防产生温度裂缝。4 结论 炎热气候下进行混凝土施工时，应制定详细方案和计划；要使混凝土结构质量达到预期目标，应控制混凝土生产、运输、浇筑和养护的每一个过程，其中混凝土温度的控制显得极为重要。参考文献：1 美国ACI 305R，炎热气候下混凝土施工标准S 2 澳大利亚 AS 1397，混凝土生产与供应规范S 3 中国建筑科学研究院混凝土研究所混凝土实用手册M北京：中国建筑工业出版社，1987