淺談高溫天氣條件下混凝土路面施工工藝

摘要:本文分析了高溫天氣對混凝土澆筑施工的影響，介紹了高溫天氣下混凝土澆筑施工方案，探討了消除這些影響下的施工措施。

關鍵詞:混凝土;澆筑施工;方案設計;施工措施

1、高溫天氣的定義

高溫天氣不僅僅是指夏季環境溫度較高的情況而是下述情形的任意組合:1) 高的外界環境溫度2) 高的混凝土溫度3) 低的相對濕度4) 較大風速5) 強的陽光照射。

上述天氣條件可以發生在熱帶或干燥性氣候地區中一年的任何時間而在其他地區則通常發生在夏季。在春季和秋季由于24 h 之內的溫差變化相當大在混凝土澆筑過程中因溫度變化而導致混凝土收縮產生的早期裂痕也相當嚴重。即使天氣溫度是相同的有風、有陽光的天氣與無風、潮濕的天氣相比施工中應采取更為嚴格的預防性的措施。

2、高溫天氣下對混凝土澆筑的影響

2. 1 對混凝土攪拌的影響

1) 拌合水量的增加2) 混凝土流動性下降快因而要求現場施工水量增加3) 混凝土凝固速率的增加從而增加了攤鋪、壓實及成形的困難4) 收縮裂縫產生可能性加大5) 控制氣泡狀空氣存在于混凝土中的難度增加。

2. 2 對混凝土固化過程的影響

1) 因為較高的含水量、較高的混凝土溫度將導致混凝土28 d和后續強度的降低或者是混凝土凝固過程中及初凝過程中混凝土強度的降低2) 因整體結構冷卻或不同斷面溫度的差異使得固化收縮裂縫和溫度裂縫產生的可能性增加3) 裂縫將導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會導致混凝土表面摩擦度的變化如顏色差異等5) 腐蝕溶液進入會增加鋼筋被腐蝕的可能性。6) 高含水量、不充分的養護、碳酸化、輕集料或不適當的集料混合比例可導致混凝土滲透性增加。

2. 3 其他影響

1) 水泥使用將會增加水合速率 2) 高抗壓強度混凝土的使用需要較高含量的水泥3) 需要較大剛度的薄混凝土斷面的設計以上將使混凝土的養護與固化變得復雜4) 從經濟上考慮需要在極限高溫的條件下繼續工作5) 收縮補償水泥的使用。

3、高溫天氣下混凝土澆筑施工措施

3. 1選擇適合的施工時間。當現場氣溫大于等于30℃時，應避開中午高溫時段施工，可選擇在早晨、傍晚施工，并確保施工安全。

3.2應選擇有良好使用記錄的原材料和配合比例

高溫天氣會對作為混凝土的特性產生負面影響但是通過原材料的選擇和對原材料特性與配合比例的控制可以減少這種有害影響。

3. 3 混凝土的降溫

3. 3. 1冷卻混凝土拌合水降低混凝土溫度

通過降低拌合水的溫度可以使混凝土冷卻至理想溫度采用該種方法混凝土溫度的最大降幅可以達到6 ℃。但是在施工過程中應注意冷卻水的加入量不能超過混凝土拌合水的需求量需求量的多少與混凝土集料的濕度和配合比例有關。對于拌合水的冷卻可以采用熱泵的技術熱泵可以加熱或冷卻混凝土。除了施工過程中的運行費用外該方法需要增加機械冷卻設備的投資費用和冷卻水儲存池的建設費用。冷卻水儲存池的容積應能滿足混凝土生產量的需要。

另一種方法可以采用液氮冷卻混凝土的拌合水:通過向絕熱的儲水池中注入液氮可以迅速使混凝土拌合水冷卻冷卻后的拌合水然后被注入拌合池中。或者在拌合水進入混凝土攪拌器前的水流中注入液氮使拌合水變成冰水混合物此方法能使混凝土降溫高達11 ℃冰與水的比率一定要合適以保證混凝土的溫度降至理想程度。

3. 3. 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溫度其降低溫度的幅度受到用冰替代拌合水數量的限制對于大多數混凝土可降低的最大溫度為11 ℃。為了保證正確的配合比例應對加入混凝土中冰的重量進行稱重。如果采用冰塊進行冷卻需要使用粉碎機將塊冰粉碎然后加入至混凝土攪拌器中。

另外一種替代方法是在混凝土生產廠的附近建一個制冰廠當冰被生產出來后稱量、破碎然后送入混凝土攪拌器內。制冰廠也可以生產片冰但是片冰加工系統的投資費用較大。

3. 3. 3 用液態氮冷卻攪拌后的混凝土

液態氮直接注入剛剛拌和好的混凝土中這也是一種降低混凝土溫度的有效方法。當管嘴附近的混凝土冰凍時混凝土達到了其最低的極限溫度如果混凝土溫降在8 ℃以內該方法是可行的。該方法被成功應用于許多大體積混凝土的施工中并且盡管注入了大量的液態氮但混凝土的性能不受到任何負面的影響但該方法的運行費用相對較高。

在冷卻的過程中需要定時補充消耗的氮氣所需液氮的量是隨配合比例、配合成分以及溫度降低不同情況而變化的。一般混凝土溫度降低0. 5 ℃則需要48 m3 的液氮。

3. 3. 4 粗集料的冷卻

粗集料冷卻的有效方法是用冷水噴灑或用大量的水沖洗。由于粗集料在混凝土攪拌過程中占有較大的比例降低粗集料大約1℃±0. 5 ℃的溫度則最后混凝土的溫度可以降低0.5 ℃。采用此冷卻方法時要求施工現場有大量的冷卻水和必要的水冷裝置。由于粗集料可以被集中在筒倉內或箱柜容器內因此粗集料的冷卻可以在很短時間內完成在冷卻過程中要控制水量的均勻性以避免不同批次之間形成的溫度差異。

集料的冷卻也可以通過向潮濕的集料內吹空氣來實現。粗集料內空氣流動可以加大其蒸發量從而使粗集料降溫在1 濕球溫度范圍內。此外還可采取的措施有:選用可快速攤鋪和有效壓實的混凝土減少混凝土的運輸、攤鋪、壓實與凝固時間有效地安排工作避免混凝土長時間暴露當天氣條件有利時在白天或夜晚合理地安排混凝土的攤鋪工作在攤鋪和養護期間應避免混凝土溫度的損失，在實施前組織討論會研究高溫天氣下混凝土凝固的一些必要條件。