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1. 概述
商品混凝土系指由水泥、集料、水以及根據需要摻入的外加劑和摻合料等組份按一定比例、在集中攪拌站(廠)經計量、拌制后出售的,并采用運輸車,在規定時間內運至使用地點的混凝土拌合物。沙特阿拉伯王國大部分地區屬熱帶沙漠氣候,現澆混凝土施工因氣溫高、水分蒸發快易產生收縮裂縫等,因此高溫條件確保高標號現澆混凝土施工的質量。
2.影響商品混凝土質量的因素及分析
2.1氣候條件的影響。高溫條件下澆筑混凝土,當混凝土處于塑性狀態時,高溫天氣能引起,凝結速度加快,因而加大了裝卸、抹光及養護的困難,容易導致接搓不良;增加產生塑性裂紋的趨勢;硬化狀態下降低了混凝土的耐久性外觀均勻性,最終使得混凝土強度達不到規范要求,結構物質量差。
2.2配合比的影響。配合比是商品混凝土技術管理的核心,在滿足現場拌制混凝土所要求的流動性和良好的和易性、均質性等條件之外,還應根據不同的工程要求進行配合比的設計、試配和調整。攪拌站應根據混凝土的不同工程、不同性能要求和施工環境等有針對性地選擇原材料并且做出配合比的合理調整,在商品混凝土出廠前應對混凝土強度進行相應的提高,以滿足混凝土的強度要求。
2.3 原材料的影響。在材料方面,水泥、骨料、外加劑、摻合料和配合比等因素的變化都能影響商品混凝土質量的波動,因而有必要結合商品混凝土的特性給出相應的對策。水泥是商品混凝土的重要組分,水泥的細度、凝結時間、安定性、強度和水化熱等都在很大程度上影響著商品混凝土的質量。在混凝土中,砂石起骨架作用,所以骨料的強度與性能對混凝土性能影響很大。外加劑、摻合料雖然用量僅為水泥用量的5%以下,但卻起著舉足輕重的作用。
3.質量控制措施或建議
在參考其它工程經驗的基礎上,結合本工程特點:工期緊、混凝土標號高等因素,制定了現澆鋼筋混凝土箱梁高溫施工技術措施,進行高溫季節不間斷施工,達到了預期效果。
3.1高溫型緩凝高效減水劑的使用。選用高溫高效外加劑,使用合理的配合比,減少混凝土絕熱溫升,使混凝土在本質上得到改善,放寬混凝土允許入倉溫度,是混凝土在高溫條件下施工最關鍵的措施。
采用高溫型緩凝高效減水劑,沙特當地生產的RP264-R與SP432-SP緩凝劑能降低水泥早期水化熱,延緩混凝土的凝結時間,該劑在35℃時摻量0.7%,初凝時間達11h;經水化熱測試試驗,在相同條件下,可降低水泥水化熱37%。參照其它工程的試驗資料及該工程的試驗結果,使用RP264-R與SP432-SP高溫型緩凝高效減水劑,其摻量根據混凝土入倉溫度來確定:31-35℃為0.7%,若高于35℃為0.81%。
3.2 混凝土配合比的精選。為保證混凝土的設計強度,我們對三種配合比做了比較,在綜合考慮后,最后選了最優化的第一種。
3.3原材料的初始溫度的控制。為保證混凝土入倉溫度不大于36℃,盡可能地降低原材料拌和時的基礎溫度,各種原材料料倉均搭設涼棚及噴霧設施。經現場測試得出下列結果。太陽暴曬條件下氣溫35-37℃骨料80-91℃;遮陽棚內氣溫35-37℃骨料53-57℃未使用噴霧,骨料的溫差在27-34℃。
骨料倉搭設遮陽棚前后材料溫度對比結果來看:在未采用取措時,骨料溫差很大。為減少砂石料的含水量,便于控制混凝土VC值,故料倉上安裝的噴霧設備,但未啟用。
3.4 混凝土入模溫度控制
3.4.1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。
3.4.2掌握混凝土入模溫度計算方法確定澆注時間。正確掌握混凝土溫度計算就能了解當混凝土原材料溫度一定時混凝土的入模溫度,從而就能確定該使用多少溫度的冷卻水以確保混凝土的入模溫度。在美國ACI305委員會的報告中,提出了新拌混凝土溫度的計算公式如下:
T=0.22(TaWa+TcWc)TwWw,0.22(Wa+Wc)+Ww+Wi+W∞+ ,TaW∞-Wi(128-0.5Ti)0.22(Wa+Wc)+Ww+Wi+W∞ 。
公式中:T為新拌混凝土溫度;Tw為用于拌和的冷水溫度;Wc為水泥重量;W∞為含有水分的骨料重量;Ta為骨料的溫度;Tc為水泥溫度;Wa為干的骨料重量;Ww為拌和水重量;Wi為冰的重量;Ti為冰的溫度。 注:所有材料的重量用千克或磅;所有材料的溫度用℃或F。
應用上述公式,我們計算了當氣溫在40℃時拌和27℃混凝土所需的冷水溫度為4℃左右;按照計算結果和溫度記錄,確定了在夏季澆筑混凝土的時間以晚上21∶00至次日早晨7∶00較好。
3.5 混凝土澆筑順序與振搗。考慮到高溫條件下混凝土體積大、運輸距離遠及澆筑時間長,故采取3臺泵同時作業并按照斜面分層澆筑,錯開層與層之間澆筑推進的時間以利下層混凝土散熱,但上下層之間嚴格控制,不得超過混凝土初凝時間,不得出現施工“冷縫”。澆筑過程中用振動棒按照垂直插入、快插、慢拔、‘三不靠’要求及時振搗。
3.6混凝土保濕保溫養護。混凝土澆筑后4—5h內,表面涂抹后及時鋪覆蓋一層塑料膜。在養護期間,隨時檢查混凝土表面的干濕情況及溫差,及時澆水保持混凝土溫潤,不使透風漏氣、水分蒸發散失并帶走熱量。養護齡期是7d。經實測混凝土3天內表面溫度在48~55℃之間,且很少發現混凝土表面有裂縫情況。
3.7混凝土的停放時間的控制。VC值的大小與密實度及強度有密切關系,澆注混凝土VC值應控制在5-15s之間,以6-10s最佳。因此為保證混凝土的密實度,應嚴格控制混凝土的停放時間,一般上從出機口到現場碾壓的歷時不大于2h。
4.結論與效果
在沙特吉達蘇萊曼立交橋工程施工,對于在高溫條件下高標號混凝土施工取得了以下成果供參考:混凝土強度按《沙特阿拉伯交通部路橋施工規范2000年4月》進行了測試,40兆帕混凝土隨機取樣28天抗壓強度最大值為64.6Mpa,最小值為62.3Mpa,平均值為63.7Mpa,保證率為100,質量評定優良。經監理公司MTMM的嚴格檢查和近半年來的使用,未發現有害裂縫,混凝土密實平整光潔。
實踐證明,在優化配合比設計,改善施工工藝,提高施工質量,做好溫度監測工作及加強養護和應急措施到位等方面采取有效技術措施,堅持嚴謹、科學的施工組織管理,完全實現對在高溫條件下高標號混凝土施工質量的控制。