極端氣候條件下沙漠地區混凝土施工工藝

鐘仕林 吳志彬 歐海湖 何學淵 江 維

(四川蜀渝石油建筑安裝工程有限責任公司，四川 成都 610081)

1 概述

GB 50666—2011混凝土結構施工規范[1]中規定：當連續5 d室外平均氣溫低于5 ℃時，應按冬季施工考慮，采取相應措施。當平均日氣溫達到30 ℃時，應按夏季施工考慮，采取高溫施工措施。根據塔克拉瑪干沙漠中部(簡稱塔中)地區氣候特點可知，塔中的7月份，8月份以及11月份～2月份施工可分別按高溫和冬期施工考慮，同時結合塔中地區施工特點，提出適用于沙漠地區混凝土施工的夏季和冬季施工工藝。

2 沙漠地區混凝土夏季施工工藝

塔中地區為典型大陸性氣候，風沙強烈，溫度變化大，全年降水少。夏季溫度高，最高溫度可達50 ℃以上，地表溫度達70 ℃。 這種夏季施工在氣溫高、濕度低、蒸發量大、沙塵暴活動頻繁的惡劣條件下進行，混凝土澆筑之后極易發生凝結速度加快、開裂、表觀質量差等現象。因此應從混凝土配合比設計及施工角度，采取措施保證[2]混凝土工程的質量。

2.1 混凝土配合比

GB 50666—2011混凝土結構施工規范[1]7.2.1條，7.3.1條，10.3.2條規定。塔中沙漠地區夏季極端高溫，因此應通過減少水泥用量的方式降低水化熱，從而有效控制混凝土升溫。為了降低水化熱，配合比設計中可考慮粉煤灰、礦渣粉等礦物摻合料替代。

2.2 混凝土初始溫度控制

對實際澆筑混凝土的出機溫度控制在30 ℃以下，并控制混凝土入模溫度在35 ℃以下。為了降低混凝土初始溫度，應控制攪拌用水泥、水、砂、石等原材料入機溫度，見表1。

表1 最高原材料入機溫度要求

2.3 混凝土澆筑注意事項

為保證混凝土施工質量，混凝土澆筑時應注意以下幾個方面的問題：

1)澆筑混凝土前，應清除模板內或墊層上的雜物，氣溫較高時，應對地面、模板等灑水降溫。

2)混凝土運輸、澆筑時應具有連續性。混凝土運輸到入模的總時間不宜超過現行國家標準GB 50666—2011混凝土結構工程施工規范表8.3.4-1 的時間限值，不應超過表8.3.4-2 的限值。因此要提前做好施工機具的準備工作。

3) 混凝土澆筑時應盡可能保證均勻性，當不能一次性連續澆筑時，可根據現行國家標準GB 50666—2011混凝土結構工程施工規范[1]8.3.10條的要求采取構造措施。

4)為減少混凝土快速失水產生塑性裂縫，因此應采用“兩次”抹面的施工工藝，及分別在混凝土初凝后、終凝前對其表面抹面處理。

5)為保證混凝土澆筑質量，確保施工過程安全受控，應避免在強沙塵暴、大風、高溫天氣澆筑混凝土。當確實不可避免時，應搭設擋風遮陽棚，防止風積沙污染混凝土，防止混凝土失水過快產生裂縫。

2.4 混凝土養護措施

1)及時有效的養護措施對控制混凝土早期塑性裂縫、干縮裂縫、塑性收縮裂縫至關重要，加之沙漠地區夏季高溫，混凝土失水速度更快，因此應采取措施及時對混凝土進行養護。

2)對于結構性樓板宜采用覆蓋薄膜、麻袋、棉氈，灑水養護的措施；對于混凝土路面，為保證路面外觀質量，宜采用覆蓋草簾、灑水養護的措施，養護時間控制不少于7 d。

3)在混凝土強度達1.2 N/mm2前，應加強現場管理，采取限制措施，嚴禁在混凝土上部通行或施工作業。

3 沙漠地區混凝土冬季施工工藝

塔中地區冬季寒冷，最低氣溫可達-27 ℃，混凝土冬期施工時的早期凍害問題是施工時首要考慮的，針對塔中氣候特征和油田地面建設混凝土工程施工特點，參考相關規范[1,3]，研究成果[4]及工程經驗，提出如下施工工藝。

3.1 混凝土配合比要求

1)根據GB 50666—2011混凝土結構施工規范[1]中10.2.1條，混凝土冬季施工時，宜優先選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥(P.O)；

2)強度等級C15及以上的混凝土最小水泥用量不宜低于280 kg/m3，水膠比不應大于0.55，可摻加適量超細礦物摻合料(硅灰等)；

3)冬期施工混凝土的原材料，應將冰、雪凍塊清除；應根據現行國家標準GB 50119—2013混凝土外加劑應用技術規范[5]的規定選用混凝土用外加劑；

4)當選用非加熱養護方法時，混凝土中宜摻入引氣劑，混凝土含氣量宜控制為3%～5%；

5)混凝土配合比，根據現場實際及原材料情況等經試驗檢驗后確定，并宜選擇較小的水膠比和坍落度。

3.2 原材料加熱

根據GB 50666—2011混凝土結構施工規范[1]中10.2.7條對混凝土出機溫度、澆筑入模溫度的要求，需對混凝土原材料進行加熱，應優先選用對攪拌用水進行加熱的方法。當上述方法不能滿足10.2.7條要求時，可對拌合物中的骨料進行加熱。水、骨料加熱的最高溫度應符合該規范表10.2.5的規定。

1)攪拌用水加熱宜優先采用蒸汽加熱、電加熱等方法。

2)不得直接對水泥進行加熱，袋裝水泥宜存放至暖棚內。

3)骨料加熱應在開盤之前進行，加熱應均勻。預拌混凝上用砂，應提前備足料，運至有加熱設施的保溫封閉儲料棚內。

3.3 混凝土攪拌

根據現行國家標準GB 50666—2011混凝土結構施工規范[1]，混凝土攪拌的最短時間應符合該規范表7.4.4的規定。實際施工時應特別注意本條中注的附件條件。

3.4 混凝土運輸與澆筑

1)混凝土在運輸過程中應采取保溫措施，以滿足入模溫度不低于5 ℃的要求，當不符合要求時，應采取措施進行調整。

2)為減小熱量損失，應對運輸車、輸送泵車及管道采取保溫措施，澆筑前應采用同配比砂漿對上述設備進行預熱，防止堵管。

3)采用加熱法養護混凝土時，養護前的混凝土溫度不得低于2 ℃。

3.5 混凝土養護

混凝土初凝后，應盡快進行覆蓋，先是塑料膜，然后是麻袋加以覆蓋保溫，以免混凝土受凍。在風口部位加強覆蓋以防風吹造成失水產生裂縫，在負溫情況下不得澆水養護，待混凝土達到抗凍臨界強度以上方可拆除混凝土的保溫措施。混凝土養護過程中按時做好溫度監測工作。

4 工程應用

本文提出的極端天氣條件下沙漠地區混凝土施工工藝已在塔中多個工程項目上得以應用。該工藝有效的解決了沙漠地區夏季極端高溫天氣條件下混凝土裂縫、冬季混凝土凍傷的質量問題，取得了較好的工程應用效果。