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（中国矿业大学（北京）力学与建筑学院,北京 100083）
摘 要：铁路客运专线结构物采用高性能混凝土,高温天气下拌合、浇筑和养护混凝土将会使高性能混凝土的水泥水合速率与湿度蒸发速率增加,这将会对混凝土特性及使用可靠性产生负面影响.文章结合国内外一些工程的做法,提出了在高温条件下保证混凝土质量的措施,供相关人员参考.
混凝土浇筑温度:大体积混凝土温度走势
关键词：客运专线；高性能混凝土；高温、低热水泥；高温型缓凝；液态氮
中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2010）09-0142-02
武广铁路客运专线结构物采用高性能混凝土（简称HPC）由于具有特性高的弹性模量、高密实度、低渗透性、高耐化学腐蚀性、高耐久性、低温升、便于施工等特点,用它来替代传统的混凝土建造在严酷环境中的特殊结构,在工程安全使用期、经济合理性、环境条件的适应性等方面产生了明显的效益.高温天气下拌合、浇筑和养护混凝土将会使高性能混凝土混凝土的水泥水合速率与湿度蒸发速率增加,这将会对混凝土特性及使用可靠性产生负面影响.水泥的水合速率与混凝土温度、水泥成分、粒度及所使用的掺合剂有关.一般要求混凝土芯部温度最高不超过65℃,升降速率不超过10℃/h.与混凝土表面的温差不超过20℃.国内外一些工程的大体积混凝土对最高温度的要求如下：
马来西亚- Sun Gai Pray 桥 60℃
阿联酋- Saadiyat 桥 65℃
中国香港 - Tingkau 桥 65℃
中国 –小浪底水利枢纽大坝 45℃ ～ 55℃
德国 - Sluice Uelzen II 二号船闸 55℃
埃塞俄比亚-HEP项目的Gilgel Gibe 60℃
荷兰- 鹿特丹地铁 45℃
印度- 新德里地铁 50℃
一、高温天气界定
高温天气是指夏季环境温度较高的情况,主要包括下述情形的组合：（1）高的外界环境温度；（2）高的混凝土温度；（3）低的相对湿度；（4）较大风速；（5）强的阳光照射.
上述天气条件可以发生在热带或干燥性气候地区中一年的任何时间,而在其他地区则通常发生在夏季.在春季和秋季,由于24 h 之内的温差变化相当大,在混凝土浇筑过程中,因温度变化而导致混凝土收缩产生的早期裂痕也相当严重.即使天气温度是相同的,有风、有阳光的天气与无风、潮湿的天气相比,施工中应采取更为严格的预防性的措施.武广客专施工沿线高温天气情况见表1.
二、高温天气对混凝土浇筑的影响
(一)对搅拌的影响
1.拌合水量的增加；
2.混凝土流动性下降快,因而要求现场施工水量增加.
3.混凝土凝固速率的增加,从而增加了摊铺、压实及成形的困难.
4.收缩裂缝产生可能性加大.
5.控制气泡状空气存在于混凝土中的难度增加.
(二)对混凝土固化过程的影响
1．因为较高的含水量、较高的混凝土温度,将导致混凝土28d和后续强度的降低,或者是混凝土凝固过程中及初凝过程中混凝土强度的降低.
2．因整体结构冷却或不同断面温度的差异,使得固化收缩裂缝和温度裂缝产生的可能性增加.
3.裂缝将导致混凝土耐用性能降低.
4．由于水合速率或水中粘性材料比率的不同,会导致混凝土表面摩擦度的变化,如颜色差异等.
5.腐蚀溶液进入会增加钢筋被腐蚀的可能性.
6．高含水量、不充分的养护、碳酸化、轻集料或不适当的集料混合比例,可导致混凝土渗透性增加.
三、高温条件下保证混凝土施工质量措施
(一)优化混凝土原料及施工配合比
1．采用低脆性低热水泥.选用低水化热,低脆性水泥,高温高效外加剂,调整粉煤灰掺量,使用合理的配合比,减少砼绝热温升,使砼在本质上得到改善.
选用低热（LH）或中热（MH）水泥,水合热度≤ 220J/g（LH） 或者 ≤ 270J/g（MH）；选用胶凝混合（水泥+ PFA 或者水泥 + GGBS）,取决于结构的要求.也可以使用PFA成分占总胶凝重量40% 或GGBS成分占70%的材料；或选用水泥+粉煤灰+矿渣.
2.采用高温型缓凝高效减水剂.采用高温型缓凝高效减水剂能降低水泥早期水化热,延缓混凝土的凝结时间.
3．采用高掺粉煤灰技术.工程实践证明,高掺粉煤灰是降低混凝土绝热温升的主要措施之一,可简化温控措施,防止因混凝土温度应力产生裂缝.高温季节混凝土施工,在高掺粉煤灰（50%～65%）的情况下,大体积混凝土的绝热温升一般为12℃～18℃.因此,在夏季施工虽然混凝土的入仓温度很高（达36℃）,但由于大体积混凝土体内外温度梯度小仍不会出现温度应力裂缝.况且,在粉煤灰掺量达50%以后,混凝土的1年强度增长率可达到173%~264%.
4．优化施工配合比.为保证混凝土的90d的设计强度,减少内部温度最高值的梯度,混凝土在总胶材不变的情况下,粉煤灰掺量拟按大气温度及混凝土入仓温度不同而适当调整.例如：阿联酋阿布扎比,萨迪亚特桥梁工程和武广铁路株洲湘江特大桥混凝土配合比的比较见表2：
表2 阿联酋萨迪亚特桥梁工程和武广铁路株洲湘江特大桥混凝土配合比的比较
(二)降低原材料的初始温度
1．冷却混凝土拌合水,降低混凝土温度.通过降低拌合水的温度可以使混凝土冷却至理想温度,采用该种方法,混凝土温度的最大降幅可以达到6℃.但是在施工过程中应注意冷却水的加入量不能超过混凝土拌合水的需求量,需求量的多少与混凝土集料的湿度和配合比例有关.对于拌合水的冷却可以采用热泵的技术,热泵可以加热或冷却混凝土.除了施工过程中的运行论文范文外,该方法需要增加机械冷却设备的投资论文范文和冷却水储存池的建设论文范文.冷却水储存池的容积应能满足混凝土生产量的需要.
另一种方法可以采用液氮冷却混凝土的拌合水:通过向绝热的储水池中注入液氮可以迅速使混凝土拌合水冷却,冷却后的拌合水然后被注入拌合池中.或者在拌合水进入混凝土搅拌器前的水流中注入液氮,使拌合水变成冰水混合物,此方法能使混凝土降温高达11℃,冰与水的比率一定要合适,以保证混凝土的温度降至理想程度.该方面需配置的构筑物与设备,绝热的拌合水储存池、液氮的储存容器、批量控制器和一些其他辅助装置.
2．用冰替代部分拌合水.用冰代替部分拌合水可以降低混凝土温度,其降低温度的幅度受到用冰替代拌合水数量的限制,对于大多数混凝土,可降低的最大温度为11℃.为了保证正确的配合比例,应对加入混凝土中冰的重量进行称重.如果采用冰块进行冷却,需要使用粉碎机将块冰粉碎,然后加入至混凝土搅拌器中.使用块冰最大的一个障碍是供应量不足.
另外一种替代方法是在混凝土生产厂的附近建一个制冰厂,当冰被生产出来后,称量、破碎,然后送入混凝土搅拌器内.制冰厂也可以生产片冰,但是片冰加工系统的投资论文范文较大.
3．用液态氮冷却搅拌后的混凝土.液态氮直接注入刚刚拌和好的混凝土中,这也是一种降低混凝土温度的有效方法.当管嘴附近的混凝土冰冻时,混凝土达到了其最低的极限温度,如果混凝土温降在8℃以内,该方法是可行的.该方法被成功应用于许多大体积混凝土的施工中,并且尽管注入了大量的液态氮,但混凝土的性能不受到任何负面的影响,但该方法的运行论文范文相对较高.
用液氮直接冷却混凝土需配置如下设备：液氮储存箱、带有中心混合器的注入设备,或者是带有一个或多个注入点的移动混合器.上述设备可以在开始工作前的最后几分钟在施工现场安装,这可以减少混凝土搅拌站和施工现场间混凝土运输而导致的温度升高.
在冷却的过程中需要定时补充消耗的氮气,所需液氮的量是随配合比例、配合成分以及温度降低不同情况而变化的.一般混凝土温度降低0.5℃,则需要48m3 的液氮.
(三)粗集料的冷却
粗集料冷却的有效方法是用冷水喷洒或用大量的水冲洗.由于粗集料在混凝土搅拌过程中占有较大的比例,降低粗集料大约1℃±0.5℃的温度,则最后混凝土的温度可以降低0.5 ℃.采用此冷却方法时,要求施工现场有大量的冷却水和必要的水冷装置.由于粗集料可以被集中在筒仓内或箱柜容器内,因此粗集料的冷却可以在很短时间内完成,在冷却过程中要控制水量的均匀性,以避免不同批次之间形成的温度差异.
集料的冷却也可以通过向潮湿的集料内吹空气来实现.粗集料内空气流动可以加大其蒸发量,从而使粗集料降温在1 湿球温度范围内.该方法的实施效果与环境温度、相对湿度和空气流动的速度有关.如果用冷却后的空气代替环境温度下的空气,可以使粗集料降低7 ℃.
四、结论和建议
(一)结论
1．高温条件下保证混凝土质量的措施化学方法有：采用低脆性低热水泥；采用高温型缓凝高效减水剂；采用高掺粉煤灰技术；优化施工配合比.
2．物理方法有：冷却混凝土拌合水,降低混凝土温度；用冰替代部分拌合水；用液态氮冷却搅拌后的混凝土；用冷水喷洒或用大量的水冲洗冷却粗集料.
(二)建议
还可采取的措施有：
1.选用可快速摊铺和有效压实的混凝土.
2.减少混凝土的运输、摊铺、压实与凝固时间.
3.有效地安排工作,避免混凝土长时间暴露.
4．当天气条件有利时,在白天或夜晚合理地安排混凝土的摊铺工作；在摊铺和养护期间,应避免混凝土温度的损失.
5.在实施前组织讨论会,研究高温天气下混凝土凝固的一些必要条件.
参考文献
[1]中华人民共和国铁道部．客运专线铁路桥涵基工程施工质量验收暂行标准[S]．2005.
[2]中华人民共和国铁道部．客运专线铁路桥涵工程施工技术指南[S]．2005.
[3]武汉天气预报网.www.wetter.com.
作者简介：司可（1976-）,女,辽宁大连人,中国矿业大学（北京）力学与建筑学院经济师,研究方向：工程项目管理.
总结：本论文可用于混凝土温度论文范文参考下载，混凝土温度相关论文写作参考研究。
混凝土浇筑温度引用文献:
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[2] 混凝土浇筑和建筑施工论文怎么撰写 关于混凝土浇筑和建筑施工学年毕业论文范文2万字
[3] 混凝土浇筑和建筑硕士毕业论文范文 关于混凝土浇筑和建筑相关本科论文范文3000字
