沙特地区高温环境下水泥混凝土的浇筑与养护关键技术
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摘 要：本文通过工程实例分析了高温环境对水泥混凝土施工的负面影响，阐述了水泥混凝土在高温环境下有效的浇筑和养护方法，并根据工程施工过程中所遇到的问题有针对性地提出解决方法或使之降到最低程度的一些有效技术措施。改善混凝土配合比，降低拌合用水和集料温度及合理有效养护措施均可以降低高温对水泥混凝土的不利影响。
关键词：水泥混凝土；高温；试验；浇筑；养护
高温环境是环境温度高、相对湿度低、风速高、混凝土温度高和太阳辐射强等多种因素的不同组合[1]。较高的环境温度和混凝土内部温度导致新拌混凝土中水泥水化过快及水分蒸发过快，关系到混凝土搅拌、浇筑、养护以及长期性能。高温对新拌混凝土的影响主要包括：提高用水量，增大坍落度损失，提高凝结速率，增加抹面难度，增加冷接缝数量、增大塑性收缩、增大引气难度、增加产生温度裂缝的几率，另外降低28d及后期强度，增大干缩和温度是收缩量、增大混凝土开裂的几率，降低混凝土抗渗性及增大钢筋锈蚀危险等问题[2]。
1、概况
沙特达曼6#立交桥项目由胜利油田胜利工程建设（集团）有限责任公司2009年承建，工期12个月，位于沙特阿拉伯东部省达曼市境内，坐落于那伊夫王子路与沙特国王路的交叉口，主线为南北走向。该工程由桥梁、桥梁引道、地面道路及地下管线组成，其中高标号混凝土共计2万立方米左右。沙特阿拉伯东部省属亚热带沙漠气候，夏季炎热干燥，最高气温可达50℃以上；冬季气候温和，年平均降雨不超过200mm。6月、7月和8月的平均气温一般都在40度以上，而且正是大部分桥面混凝土施工的高峰期，施工环境非常恶劣。
2、高温环境对水泥混凝土的负面影响
水泥混凝土的工作性、早期强度及稳定性等性能均与环境温度或混凝土自身温度有关。水泥的水化过程是放热过程，而水化放热速率又与混凝土的温度成正比例关系。混凝土是热的不良导体，水化过程中放出的热量不能及时地传递出来，所以混凝土内部温度在水化初期会显著提高[3]。清华大学的研究表明[4]，混凝土的绝热温升可达到50℃以上，绝热温升与高环境温度和较低的热传导能力协同作用，可使混凝土的初期温度可能在60℃以上。
2.1 高温环境对水泥混凝土浇筑的影响
2.1.1 高温对混凝土搅拌过程的影响
高温环境下，水泥水化速率随着混凝土自身温度提高加快，同时高温也导致水分蒸发加快， 致使混凝土工作性降低，尤其是拌合物流动性急剧降低，为了保持相同的坍落度，就要比低温时需要适量增加拌合用水量，从而改变了水灰比，降低了混凝土的长期性能。
2.1.2 高温对混凝土浇筑成型的影响
混凝土在拌合、浇筑和养护过程中温度过高会导致水泥水化速率加剧，凝结速率加快，早期强度发展较快，但是28d及以后的水化速率降低，强度要比温度较低时的偏低。高温环境下，水化速率的不均匀性在水泥浆体内部产生了不均匀分布的水化产物，过快水化，在硬化水泥浆体中出现气泡，而水化产物分布越不均匀，水泥浆体中夹杂的单个气泡体积越大越大，气泡数量越多，进而导致强度的降低，对长期的强度发展也有很大的不利影响，此外另有研究表明，高温条件下混凝土的表面强度比常温条件下的强度低。
较高的环境温度和水化产生的热量在混凝土内部的集聚，致使浇筑成型或养护过程中混凝土内外表面整体结构冷却或不同断面温度的差异及养护方式不合理，使得固化收缩裂缝和温度裂缝产生的可能性大大增加。
在高温环境下，如果不采用人工降温通常很难满足新拌混凝土最适宜温度，而温度在10～15℃时对混凝土拌合物最为有利。
3.1 商品砼的降温措施
3.1.1 改善混凝土配合比
3.1.2 降低混凝土拌合水温度
3.1.3 降低集料温度
3.1.4 砼拌制和运输过程中的冷却
3.2 施工现场的施工方法与措施
A、人员采用4组2倒的工作模式，从中间分散施工，2组在混凝土施工摊铺时，另外2组进行自己班组摊铺混凝土的表面处理和覆盖及洒水养护，确保表面不断自由水。
B、浇筑混凝土前，模板、钢筋及基层以及与混凝土接触的各种工具、设备和材料等，如浇筑溜槽、输送机、泵管、砼浇筑导管和手推车等，不要直接受到阳光曝晒，采用喷雾方式使其具有较高的相对湿度，但不得有积水，能有效减缓混凝土温度的升高和水分的蒸发。
B、对于 运输到工地的商品混凝土，每车必须检测温度和坍落度，随机6车内取样制作混凝土试件3组（试件规格Φ150×300，3块为一组，现场一组、标准养护2组），依据检测情况随时要求搅拌站调整搅拌用水温度。
3.3混凝土养护措施
对于不掺其他辅助胶凝材料的硅酸盐水泥混凝土，当蒸发速率超过每小时1kg/m2：时，须采用降低风速的措施。对于掺有火山灰的混凝土拌合物，当蒸发速率大于每小时0.5kg/m2就可能产生裂纹。含有硅灰的混凝土由于其泌水速率通常只有每小时0.25 kg/m2，所以特别容易产生塑性收缩裂缝[3]。所以高温环境下浇筑的混凝土如养护不当，会造成砼强度降低或表面出现塑性收缩裂缝等，因此，在施工过程中必须加强对砼的养护。
4、结论
高温环境对新拌混凝土的工作性、强度、体积稳定性及长期耐久性均有很大的影响，如果在浇筑和养护过程中，如若不能很好地控制高温下混凝土的浇筑温度，混凝土会产生塑性开裂，将会对混凝土性能产生极大的不利影响。
通过改善混凝土配合比，降低拌合用水和集料的温度，确保运输温度及采取合理的养护措施可以有效减少或避免高温对水泥混凝土质量的负面影响。
参考文献：
[1]ACI Committee 305， Hot-Weather Concreting， ACI 305R-99，American Concrete Institute， Farmington Hilss， Michigan，1999.
[2]ACI 305.Hot Weather Concreting-Reported by ACI Committee 305.American Concrete Institute， Farmington Hills，Michigan，2000.
[3]郭保林，刘培刚，孙日双，马伟强。高温对水泥混凝土路面质量影响及温度控制措施[J].实用技术，2007（6）：99-100.