刘以拓
中交第一航务工程局有限公司 天津 300461
【摘要】：在沙特朱拜勒海滨公园一期项目工作期间，笔者参与现场施工管理，发现在本项目施工中，因当地高温炎热天气和工作流程安排等的影响，泵送水泥混凝土施工过程中出现过量泌水的问题,导致了水泥混凝土工作性下降，影响了施工质量和进度。本文分析热带沙漠地区泵送水泥混凝土施工中过量泌水问题出现的原因，通过研究，提出改进控制措施。
【关键词】：泵送水泥混凝土 工作性 泌水 强度
1.项目概况
沙特朱拜勒海滨公园一期项目为大型市政项目，合同额约3882万美元，工程中水泥混凝土总使用量约9000立方米。
朱拜勒市位于沙特东部沿海地带，属于热带沙漠气候。每年3月-10月气候炎热，尤以6-9月酷热，最高气温可达50℃以上。冬季气温波动较大，在0-30℃之间。年平均降雨不超过200毫米，气候干燥。严酷的自然环境影响了水泥混凝土工作性。
2.施工中出现的问题
（1）泵送前，水泥混凝土发生了泌水现象，泵送压力导致大量水泥浆优先泵出，粗骨料堵塞泵管，导致施工停滞，并有发生爆管风险。
（2）浇筑水泥混凝土完成后，泌水现象严重，后期强度检测虽然满足了要求，但影响了构件的外观质量，耗费人力物力进行修补。
（3）过量泌水的水泥混凝土导致泵送性能差，增加对设备的损耗，设备维护费用增大，施工成本升高。
3.问题分析
经研究总结，主要有两个因素影响水泥混凝土的泌水和工作性：一是水泥混凝土材料性能和自身配合比设计；二是外界条件，如温度、施工时间、人、机械设备、施工流程等。在本项目中温度对混凝土工作性影响较大。因高温的客观条件，致使混凝土内部发生了结构改变，泵送能力和工作性受到了较大的影响。
通过取样试验，研究了不同温度条件下水泥混凝土应力和应变的关系。试验数据分析得出：20℃时，混凝土应力达到了72MPa，远远高于配合比的设计要求。当温度为40℃时，混凝土应力为66MPa，降幅达到了8.3%。当温度提高到100℃，混凝土的应力只有53MPa,降幅高达26.3%。同时各峰值曲线对应的应变也从1.30%剧增到1.75%，混凝土的工作性下降极为明显。
通过单轴压缩强度试验，研究了不同温度条件下，水泥混凝土单轴压缩强度和温度的关系，发现温度的提升和单轴压缩强度的降低基本为反比例关系。每升温20℃，混凝土单轴压缩强度降幅约为8%。当温度提高到100℃时，混凝土单轴压缩强度与20℃的单轴压缩强度相比，下降约28%。
比较不同温度下试块终凝前泌水状态，发现高温加剧泌水，原因在于高温加速了混凝土内外水分的蒸发，进而导致混凝土内在结构的弱化。当水泥混凝土发生过量泌水后，扁平状或片状的粗骨料阻拦滞留水分，形成小面积的连续的或分散的积水，这就是内泌水现象，很难被发现。此时水分的存在致使混凝土局部水灰比变大，影响水泥与骨料的粘合，水泥与骨料结合脆弱，在水化热、干缩、高温等因素影响下，延展出现微裂纹，至此内部发生了显著的结构变化。而混凝土外部则呈现类似积水的水分，与表面水泥形成悬浊液，出现虚浮的水泥浆，应力降低，强度不足。凝固后出现砂线、露砂、麻面、塑性开裂等现象，外观不合格。混凝土内部存在连续的泌水通道，混凝土组分分布不均匀，产生孔隙，降低了钢筋与混凝土、水泥相与骨料间的粘结力，致使抗压强度和抗拉强度变小，直接影响到混凝土的强度和变形性质等。另外自然环境的水分通过泌水通道进入混凝土侵蚀内部钢筋和混凝土，进一步导致强度下降，当有外部荷载时候，内外的微裂纹就会加深加大，破坏整体结构，进而危害混凝土耐久性、完全性和抗渗性。
通过上述试验，证明了高温对混凝土泌水和工作性的负面影响。
项目所在地年均气温高，混凝土施工时，表面水分蒸发快，导致混凝土内在结构的弱化，强度和工作性都下降的明显。针对该情况，供应商也预先做了工作，进行配合比设计过程中考虑到这个情况，于是增加了一部分用水量，但忽略了运输途中为降低温度而掺加冰块导致的水分增加，对工作性产生不利影响。因总体计算适当，导致水泥混凝土中水分过多，坍落度损失快，而泵管中水泥混凝土升温快，凝固快，润滑泵管的水泥相减少，泵车泵送压力剧增，如不及时处理，堵管、爆管的概率加大。
4解决办法
通过现场取样，开展了标准试块的强度检验，积极将结果反馈给供应商，建议双管齐下，优化配合比设计并改善混凝土施工工艺，减少泌水，提高混凝土的工作性。
（1）优化水胶比。优化水胶比可增加混凝土内各组相颗粒的总比表面积，防止过量泌水。同时在总用水量不变的条件下，增加了胶凝材料含量，改善了混凝土的保水性，提高了粘聚性。
（2）提高细骨料质量稳定性。要求供应商加大对集料的质量检测，经过多次技术交流试验，使用细度模数在2.6-3.0之间的细骨料配制的混凝土具有更为良好的工作性和可泵性。
（3）增加砂率。通过提高砂率，可增加混凝土内部各组相颗粒的总比表面积，吸收多余的水分，同时丰富的细颗粒的存在延长了混凝土内部的泌水通道，起到降低混凝土过量泌水的作用。
（4）强化温度监测。建议根据施工时段的实际气温情况，开展数据收集、分析验算，及时调整冰块的添加量，以控制混凝土内水分含量在配合比设计的范围内。
（5）优化泵送流程。本项目部分施工地段，泵管较长，建议适当增加砂浆或者增加水泥用量，以预防较长的泵送距离和较多的弯头数量导致泵送压力增加；优化泵管布局，减少泵管连接长度和弯头数；及时清理泵管，特别是弯头和软管两个部位，以降低泵送阻力。
（6）控制振捣时间。施工中应尽量避免漏振和减少已振实部位的再次振捣。过振操作将加剧混凝土的泌水问题。
（7）消除人为因素负面影响。建议供应商强化混凝土生产流通过程中的管理，及时彻底清理罐车的积水，避免为便于泵送而偷偷随意加水的现象。采取积极的保温隔热措施确保混凝土在运输时的温度在合理范围内。
（8）研究温度、施工条件等外在环境因素，优化混凝土配合比设计。通过精确计算，合理使用减水剂和缓凝剂等外加剂改善混凝土的工作性。减水剂可减小水泥用量，降低材料成本。如果施工点距离拌合站较远，则考虑添加合适用量的缓凝剂以控制混凝土的凝结时间。
经过积极沟通，供应商调整优化了配合比。我部人员在施工过程中也注意温度、流程、工艺等的控制，避免正午施工，多选择在夜间施工，同时统筹做好前期设备、机械、人员的安排筹备，保证了混凝土浇筑高效高质量的实施，完成良好，符合咨工要求，外观和混凝土取样强度均达到规范标准的要求，验收顺利通过，获得咨工和业主的好评。既维护了公司品牌形象，也加快了工程进展，获得了良好的收益。
5.结语
总体而言，对于水泥混凝土施工，因高温天气导致的混凝土工作性下降、过量泌水等问题，除了在施工中做好统筹安排，排除人为干扰因素外，还要从改善混凝土本身质量入手。全盘考虑影响因素，关注主要因素，根据实际情况分析问题，通过采取一系列方法，提高热带沙漠地区水泥混凝土的工作性，解决过量泌水问题，如此保障施工质量和工程如期顺利开展。
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