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混凝土联合控温法的施工控制措施分析

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：乔振洪

[导读] 摘要：夏季高温为混凝土施工带来诸多不便，尤其是高温促使混凝土凝结时间变短，混凝土施工和易性不能满足要求，硬化混凝土强度和耐久性降低。

        中国铁建港航局集团有限公司第三工程分公司山东青岛 266000
        摘要：夏季高温为混凝土施工带来诸多不便，尤其是高温促使混凝土凝结时间变短，混凝土施工和易性不能满足要求，硬化混凝土强度和耐久性降低。本文对混凝土凝结时间影响因素进行了论述，通过联合控温法对延长凝结时间的效果进行分析和论证，为今后港口航道夏季混凝土施工提供参考。
        关键词：夏季；混凝土；延长；凝结时间；联合控温法
        1 前言
        夏季高温时段，港口混凝土施工时经常出现混凝土凝结时间变短，混凝土通过罐车运输到现场的出现流动性差、塑性低的现象，混凝土施工困难，硬化后混凝土强度降低，严重影响了工程施工质量。通过混凝土联合控温法这一施工措施，分析对夏季混凝土延长凝结时间的影响，找到解决夏季混凝土凝结时间短的施工措施。
        2 夏季混凝土施工问题
        2.1 施工和易性降低
        夏季高温促使混凝土凝结时间过短，坍落度和流动性变小，给施工带来极大不便。
        （1）混凝土从罐车中流出的速度变慢，浇筑部位混凝土无法自动流动，降低了卸料速度。
        （2）混凝土振捣时间延长，振捣难度增大。
        2.2 工程质量降低
        夏季同一配比、相同结构单元、同一浇筑和养护工艺，高温时段较低温时段浇筑的混凝土硬化强度和耐久性降低，混凝土质量波动性大，对工程质量评定产生很大影响。
        2.3 资源浪费
        （1）高温时段罐车长时间运输过程中混凝土失去塑性、粘罐，轻者卸料后罐车内积聚一层冲不掉的硬化混凝土，重者混凝土硬化无法从罐车中放出，需使用开罐凿混等措施，混凝土罐车养护成本加大。
        （2）硬化混凝土质量不合格，维修、加固、返工会造成人力、机械、原材料等资源的大量浪费。
        3 影响混凝土凝结时间因素分析
        3.1 内部因素的影响
        组成混凝土的原材料，主要包含以下几部分：
        （1）粉煤灰
        用粉煤灰替代水泥可以减少早期水化热的产生，预防混凝土温度升高。但是粉煤灰的用量不是越多越好，它是通过配合比试验得出的一个定值，施工生产中不能随意调整。。
        （2）水泥
        夏季新出厂的水泥温度很高，立即使用会出现需水量高、凝结时间过快，甚至“假凝”的现象。
        （3）砂、碎石
        工程上使用的砂和碎石由于其主要化学成分为碳酸钙和二氧化硅，化学和物理状态相当稳定，其对混凝土凝结时间几乎不会产生影响。
        （4）水
        混凝土用水对混凝土凝结时间几乎不会产生影响。
        （5）外加剂
        混凝土外加剂的种类多样，而延缓夏季混凝土凝结时间的主要是缓凝剂，一般能缓凝3h以上。但是在夏季高温时节，这种缓凝作用几乎消失。
        3.2 外部因素的影响
        （1）环境温度
        夏季清晨、夜晚罐车内混凝土温度在20℃左右，凝结时间比较长可以保证出站混凝土3h左右无凝结，保持塑性且坍损不超过30mm；夏季中午高温时段出站混凝土温度在40℃以上，1.5h开始进行凝结，塑性损失严重，坍损在40mm左右。
        （2）日照
        受日照混凝土罐车金属罐体温度在50℃以上，无日照混凝土罐车金属罐体温度与环境温度相当；受日照影响比无日照罐车内混凝土温度高10℃左右。
        （3）运输设备
        混凝土在罐车内运输过程中罐体旋转，混凝土不断与高温空气接触，水分减小，加快了坍落度的损失和凝结的速度。
        3.3 总结分析
        综上所述，影响混凝土凝结时间过短的主要是因为混凝土温度过高，水化反应速率加快，凝结时间过短。
        4 混凝土联合控温法
        4.1 预拌混凝土
        混凝土联合控温法通过为组成混凝土的各种原材料降温，主要有水降温、水泥降温、砂、碎石降温。C35混凝土拌合物温度降低1℃所需的制冷量如表1。
        表1 混凝土拌合物温度降低1℃所需的制冷量表

        （1）水降温
        夏季高温季节混凝土用水选用温度低、经济适用新鲜的地下水，混凝土罐车储水罐使用低温地下水。拌合站设置一口水井，每天上午10点从地下向水井抽新鲜的地下水。
        （2）水泥降温
        新进场水泥大多温度都比较高，夏季施工要提前进场。静置一天降温后再使用可以有效预防水泥“假凝”现象的产生。降温后拌和的混凝土的水化速度明显变慢，凝结时间延长，需水量降低。
        （3）砂、碎石降温
        砂、石料的比热容小，受阳光照射很容易，建造完全遮阳的储料仓，保证通风良好。储料仓内温度和砂石料的温度一般都低于日光照射下的大气温度4℃。
        4.2 罐车降温
        混凝土罐车在夏季高温运输过程中接受大气的传导热及日照的辐射热混凝土温度升高，可采用以下方式解决：
        （1）裹覆搅拌罐罐体隔离光照
        搅拌罐金属铁皮比热容低，炎热夏季太阳照射下吸收太阳能温度升高很快，可以达60℃。白色无纺土工布比热容低，覆盖可以为罐体遮挡光照，避免了日光照射升温。
        （2）搅拌罐外部喷水喷水降温
        夏季高温季节无纺土工布吸收太阳能后升温升高，现采用低温地下水喷淋降温法。
        （3）搅拌罐罐体改造—低温水层包裹罐体
        水的比热容很高为4.2*103J/kg*℃，混凝土的比热容很低为1.0*103J/kg*℃左右，用低温的地下水为罐体混凝土降温可以起到良好的效果。
        4.3 效果分析
        在夏季高温时段通过控制水、水泥、砂、碎石的温度，添加合理的缓凝剂生产的混凝土出机温度不超过30℃。当日照气温36℃，C35混凝土拌合物温度降低计算表如表2。
        表2 日照气温36℃混凝土拌合物温度降低计算表

使用改造过的罐车运输到工地的混凝土，温度不超过30℃，混凝土几乎无坍损。
表3 C35混凝土拌合物出机温度与到达现场温度对比表

        5 结束语
        混凝土联合控温法在夏季高温季节混凝土施工过程中可以取得良好的施工效果，提高了混凝土质量，降低了施工难度，为今后港口航道夏季混凝土施工提供了参考。
        参考文献：
        [1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，通用硅酸盐水泥.GB175-2007 [S].北京：中国标准出版社，2007.
        [2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，用于水泥和混凝土中的粉煤灰.GB.T1596-2005 [S].北京：中国标准出版社，2005.
        [3] 中国建筑科学研究院，混凝土用水标准.JGJ 63-2006 [S].北京：中国建筑工业出版社，2006.