极端气候条件下沙漠地区混凝土施工工艺

钟仕林 吴志彬 欧海湖 何学渊 江 维

(四川蜀渝石油建筑安装工程有限责任公司，四川 成都 610081)

1 概述

GB 50666—2011混凝土结构施工规范[1]中规定：当连续5 d室外平均气温低于5 ℃时，应按冬季施工考虑，采取相应措施。当平均日气温达到30 ℃时，应按夏季施工考虑，采取高温施工措施。根据塔克拉玛干沙漠中部(简称塔中)地区气候特点可知，塔中的7月份，8月份以及11月份～2月份施工可分别按高温和冬期施工考虑，同时结合塔中地区施工特点，提出适用于沙漠地区混凝土施工的夏季和冬季施工工艺。

2 沙漠地区混凝土夏季施工工艺

塔中地区为典型大陆性气候，风沙强烈，温度变化大，全年降水少。夏季温度高，最高温度可达50 ℃以上，地表温度达70 ℃。 这种夏季施工在气温高、湿度低、蒸发量大、沙尘暴活动频繁的恶劣条件下进行，混凝土浇筑之后极易发生凝结速度加快、开裂、表观质量差等现象。因此应从混凝土配合比设计及施工角度，采取措施保证[2]混凝土工程的质量。

2.1 混凝土配合比

GB 50666—2011混凝土结构施工规范[1]7.2.1条，7.3.1条，10.3.2条规定。塔中沙漠地区夏季极端高温，因此应通过减少水泥用量的方式降低水化热，从而有效控制混凝土升温。为了降低水化热，配合比设计中可考虑粉煤灰、矿渣粉等矿物掺合料替代。

2.2 混凝土初始温度控制

对实际浇筑混凝土的出机温度控制在30 ℃以下，并控制混凝土入模温度在35 ℃以下。为了降低混凝土初始温度，应控制搅拌用水泥、水、砂、石等原材料入机温度，见表1。

表1 最高原材料入机温度要求

2.3 混凝土浇筑注意事项

为保证混凝土施工质量，混凝土浇筑时应注意以下几个方面的问题：

1)浇筑混凝土前，应清除模板内或垫层上的杂物，气温较高时，应对地面、模板等洒水降温。

2)混凝土运输、浇筑时应具有连续性。混凝土运输到入模的总时间不宜超过现行国家标准GB 50666—2011混凝土结构工程施工规范表8.3.4-1 的时间限值，不应超过表8.3.4-2 的限值。因此要提前做好施工机具的准备工作。

3) 混凝土浇筑时应尽可能保证均匀性，当不能一次性连续浇筑时，可根据现行国家标准GB 50666—2011混凝土结构工程施工规范[1]8.3.10条的要求采取构造措施。

4)为减少混凝土快速失水产生塑性裂缝，因此应采用“两次”抹面的施工工艺，及分别在混凝土初凝后、终凝前对其表面抹面处理。

5)为保证混凝土浇筑质量，确保施工过程安全受控，应避免在强沙尘暴、大风、高温天气浇筑混凝土。当确实不可避免时，应搭设挡风遮阳棚，防止风积沙污染混凝土，防止混凝土失水过快产生裂缝。

2.4 混凝土养护措施

1)及时有效的养护措施对控制混凝土早期塑性裂缝、干缩裂缝、塑性收缩裂缝至关重要，加之沙漠地区夏季高温，混凝土失水速度更快，因此应采取措施及时对混凝土进行养护。

2)对于结构性楼板宜采用覆盖薄膜、麻袋、棉毡，洒水养护的措施；对于混凝土路面，为保证路面外观质量，宜采用覆盖草帘、洒水养护的措施，养护时间控制不少于7 d。

3)在混凝土强度达1.2 N/mm2前，应加强现场管理，采取限制措施，严禁在混凝土上部通行或施工作业。

3 沙漠地区混凝土冬季施工工艺

塔中地区冬季寒冷，最低气温可达-27 ℃，混凝土冬期施工时的早期冻害问题是施工时首要考虑的，针对塔中气候特征和油田地面建设混凝土工程施工特点，参考相关规范[1,3]，研究成果[4]及工程经验，提出如下施工工艺。

3.1 混凝土配合比要求

1)根据GB 50666—2011混凝土结构施工规范[1]中10.2.1条，混凝土冬季施工时，宜优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥(P.O)；

2)强度等级C15及以上的混凝土最小水泥用量不宜低于280 kg/m3，水胶比不应大于0.55，可掺加适量超细矿物掺合料(硅灰等)；

3)冬期施工混凝土的原材料，应将冰、雪冻块清除；应根据现行国家标准GB 50119—2013混凝土外加剂应用技术规范[5]的规定选用混凝土用外加剂；

4)当选用非加热养护方法时，混凝土中宜掺入引气剂，混凝土含气量宜控制为3%～5%；

5)混凝土配合比，根据现场实际及原材料情况等经试验检验后确定，并宜选择较小的水胶比和坍落度。

3.2 原材料加热

根据GB 50666—2011混凝土结构施工规范[1]中10.2.7条对混凝土出机温度、浇筑入模温度的要求，需对混凝土原材料进行加热，应优先选用对搅拌用水进行加热的方法。当上述方法不能满足10.2.7条要求时，可对拌合物中的骨料进行加热。水、骨料加热的最高温度应符合该规范表10.2.5的规定。

1)搅拌用水加热宜优先采用蒸汽加热、电加热等方法。

2)不得直接对水泥进行加热，袋装水泥宜存放至暖棚内。

3)骨料加热应在开盘之前进行，加热应均匀。预拌混凝上用砂，应提前备足料，运至有加热设施的保温封闭储料棚内。

3.3 混凝土搅拌

根据现行国家标准GB 50666—2011混凝土结构施工规范[1]，混凝土搅拌的最短时间应符合该规范表7.4.4的规定。实际施工时应特别注意本条中注的附件条件。

3.4 混凝土运输与浇筑

1)混凝土在运输过程中应采取保温措施，以满足入模温度不低于5 ℃的要求，当不符合要求时，应采取措施进行调整。

2)为减小热量损失，应对运输车、输送泵车及管道采取保温措施，浇筑前应采用同配比砂浆对上述设备进行预热，防止堵管。

3)采用加热法养护混凝土时，养护前的混凝土温度不得低于2 ℃。

3.5 混凝土养护

混凝土初凝后，应尽快进行覆盖，先是塑料膜，然后是麻袋加以覆盖保温，以免混凝土受冻。在风口部位加强覆盖以防风吹造成失水产生裂缝，在负温情况下不得浇水养护，待混凝土达到抗冻临界强度以上方可拆除混凝土的保温措施。混凝土养护过程中按时做好温度监测工作。

4 工程应用

本文提出的极端天气条件下沙漠地区混凝土施工工艺已在塔中多个工程项目上得以应用。该工艺有效的解决了沙漠地区夏季极端高温天气条件下混凝土裂缝、冬季混凝土冻伤的质量问题，取得了较好的工程应用效果。