高温条件对混凝土施工质量影响及温控措施探讨

2022-06-27张文强

四川水泥 2022年6期

张文强

（甘肃第七建设集团股份有限公司，甘肃兰州 730000）

0 引言

混凝土作为现代建（构）筑物的基础材料之一，其施工质量和工作性能极大影响着工程的安全。目前，我国各类基础设施的建设正如火如荼，建设条件也越来越复杂，其中不乏在全年气温都较高的热带地区开展的工程项目，或者受限于工期，需要在高温炎热的季节进行施工的工程。可见，在高温条件下进行混凝土施工不可避免，而混凝土施工质量又明显受温度的影响，温度过高会明显劣化混凝土工作性能，导致生产成本增加。因此，为确保混凝土的质量与强度，不少工程技术人员和学者都对高温条件下的混凝土施工进行了研究探讨，得出了一些有效的技术措施。在前人研究的基础上，本文首先明确了高温条件对混凝土施工质量的影响，并从原材料选择和混凝土搅拌、运输、入模、养护等施工环节入手，进一步提出针对性的混凝土施工温控措施，以期为相应工程的混凝土施工提供参考。

1 高温条件对混凝土施工的影响

混凝土材料对温度较为敏感[1]，高温条件对混凝土施工的影响主要体现在以下几个方面：

（1）用水量增加：混凝土搅拌时，高温炎热的环境会导致水分快速蒸发，为了保持混凝土在搅拌和运输过程中具有足够的流动性，对用水量的需求势必会增加；此外，混凝土养护时，为了在高温环境中保持合适的湿度，用水量也会增加。

（2）水泥用量增加：高温导致混凝土坍落度损失加剧，为维持混凝土相应性能，需要在保持水灰比不变的情况下加入相应量的水和水泥，因此，水泥的消耗会增多。

（3）水化热积聚：在混凝土凝结、搅拌等过程中，水泥与水会发生放热反应，产生水化热，若外界温度较高，内部水泥水化过程产生的水化热就不易散发，而水泥用量的增加会进一步导致水化热在混凝土内部积聚，从而导致较大的内应力。

（4）裂缝增多：一方面是由于高温情况下水化热积聚导致混凝土内部温度梯度非线性分布，从而导致温度应力较大且分布不均匀，引起混凝土变形开裂；另一方面，环境温度较高时，混凝土表面水分损失较快，内部水分损失较慢，从而导致混凝土整体收缩不均匀，引起裂缝。

（5）施工难度增大：高温条件下进行混凝土施工，工人劳动环境较为恶劣；给施工安全、施工质量、施工效率和施工管理带来了较大挑战；高温下混凝土凝固速率加快,从而给搅拌、振捣造成不便，增加了混凝土摊铺、压实及成形的困难。

（6）生产成本增加：高温条件下，为了满足施工质量，对水泥、水、冰块等材料的需求量会增加，从而导致材料成本增加；高温恶劣的作业环境以及施工难度和施工工作量的增加，会导致人工成本增加；混凝土施工过程中，机物料耗用和辅料耗用增加，导致制造成本增加。

2 混凝土原材料选择

为确保混凝土施工质量，高温条件下混凝土原材料的选择应满足以下几点原则[2,3]：

（1）水泥：在能保证混凝土性能的情况下，尽量采用粉煤灰（图1）等掺和料替代水泥，减少水泥用量，还可以实现工业废料的再利用。工程中可采用Ⅱ级粉煤灰，其相应性能指标如表1所示。

表1 Ⅱ级粉煤灰性能

图1 粉煤灰

（2）粗骨料和细骨料（图2）：骨料在混凝土的原材料中用量占比最大，骨料携带的热量也很大，骨料的粒径不宜过大或过小，控制含泥量，应在满足骨架功能的同时，便于现场对其进行温度控制。

图2 混凝土骨料组成

（3）水：混凝土用水包括混凝土拌合用水和混凝土养护用水，高温条件下混凝土拌合用水应该冷却至理想温度，以降低混凝土温度；条件允许的情况下拌合水可用冰代替，但应严格控制冰块的用量。

（4）外加剂：尽可能选择减水率高的减水剂，以便降低水泥用量，达到降低混凝土水化热目的，如聚羧酸高性能减水剂等；此外，为了延缓高温下混凝土凝结时间，方便施工人员施工，一般还需要加入合适的缓凝剂。

（5）配合比：配制混凝土时，应严格控制水灰比和水泥材料用量，减小孔隙率和砂率，同时要捣固密实，保证混凝土各项性能；外加剂的掺量宜根据具体工程，通过试配实验确定。

3 混凝土施工温控措施

3.1 材料温度控制

高温条件下混凝土施工原材料的温度对施工质量的影响深远[4]，《混凝土质量控制标准》GB50164-2011中规定，当天气炎热时，混凝土拌合物入模温度不应高于35℃，因此高温条件下应对混凝土原材料基础温度进行控制。

骨料方面：骨料是原材料中占比最大的材料，其携带的热量不可忽视。骨料进场后最好放置于封闭料仓或搭设凉棚以遮阳，避免外界高温对其产生过大的影响。还可在凉棚或料仓内安装喷雾系统，对骨料进行冲洗和喷冷水雾降温。

水泥方面：水泥材料的温控措施主要是降低水化热。可选择低水化热的水泥，在不影响整体性能的情况下选择矿物掺合料（粉煤灰、矿渣等）替代水泥，减少水泥用量。

混凝土用水方面：可采用受环境影响较小的地下水，或对水进行预冷却，还可以用冰块替代部分拌合用水。

3.2 混凝土搅拌与运输管理

现场施工应合理安排搅拌站位置和骨料、水泥等材料的堆放位置，一方面是可提高施工效率，另一方面可降低材料在运输时受到外界高温的影响。应根据实际情况制定拌合料投放制度，在投放骨料的同时可投入适量冰屑，能明显降低混凝土温度。高温条件下，混凝土搅拌完成后应及时浇筑完毕，否则混凝土品质会受到影响；合理选择搅拌的时间段，避开极端高温时段，尽量选择在半夜或凌晨进行[5]。

高温施工条件下，为降低混凝土在运输过程中的温度回升，应制定合理的运输路线，缩短运输时间，避免混凝土多次转运。可采取设置隔热板、覆盖遮阳棚、麻袋包裹并淋水等方式对搅拌运输车罐体、泵送管道进行冷却隔热，减少混凝土运输过程中的吸热温升。此外，在实际生产过程中，还应安排质检人员，加强运输管理，提高现场调度水平，保持好与施工方的联系，确保信息反馈能够快速、及时。合理的运输应确保混凝土能够连续浇筑，减少拌合物与环境的热交换。

3.3 混凝土温升控制

混凝土浇筑完成后会经历温度升高-降低-稳定的过程[6]，有研究表明，混凝土最高温度与入模温度有如图3所示的关系，可知如果混凝土入模温度越高，其升温过程最高温度也越高。控制混凝土最高温升是降低内部温度应力的关键。混凝土最大温升一般与混凝土浇筑体积、混凝土强度等级、养护温度和湿度等有关，具体工程中，混凝土强度等级和体积是确定的，因此，要控制混凝土最大温升，应对养护温度和湿度进行控制。

图3 混凝土入模温度与最高温度关系

合适的养护温度是为了降低混凝土内部与表面的温差，使混凝土的里表温差小于25℃，避免不均匀变形。湿度是影响混凝土温升的重要因素，高温情况下水分蒸发很快，应进行浇水养护；但也应做好高温天气突降暴雨的防雨工作，一方面若雨水进入混凝土中，会改变配合比，另一方面若雨水在已浇筑混凝土表面积聚（图4），会降低混凝土表层强度，增大混凝土里表温差，此时应将积水及时排出。因此，做好防排水巡查工作，也是控制混凝土温升的措施。

图4 浇筑混凝土表面积水

3.4 其他温控措施

健全高温条件下混凝土施工管理监督制度是确保施工质量的前提。成立高温施工质量管理领导小组，制定高温条件下混凝土施工管理条例，加强对原材料、机器设备、技术措施以及各施工环节的管理和监督，建立高效的信息反馈机制和应急机制，制定并落实高温条件下的施工组织，为安全、高效施工提供制度保障。

施工人员是执行各项混凝土施工措施的主体，为确保高温条件下混凝土施工的安全有效开展，一方面，应提高施工人员的施工素质，加强施工人员对高温条件下作业的安全认识，使其遵守高温条件下作业的规章制度并掌握相应的危险预防、排除技能；另一方面，应做好对施工人员的人文关怀，合理安排作息时间，减轻工作强度，备好防暑降温物品，落实救援制度，保障工人的生命财产安全。