沙特南北铁路高温环境混凝土施工质量控制措施研究

　　沙特阿拉伯王国南北铁路，是从南部的利雅得出发，经过Buraydah（布赖带）和Hail（哈伊勒）至北部也门（Amman）国和约旦（Jor鄄dan）国边境，主线大致呈南北走向，全长2400千米，是目前沙特境内最宏伟的基建项目之一。CTW200合同段，位于南北铁路的中部，呈“T”型布置，沿线构造物以现浇钢筋混凝土箱涵为主。

　　沙漠气候干燥炎热，尤其是7~8月份，气温在50摄氏度以上，故对混凝土的质量要求高;混凝土体积小，后续路基填方工期紧，强度增长速度要求高;点多线长，构造物分散，运输距离远，对泵送混凝土的品质要求高。

　　在高温下浇筑混凝土将对混凝土质量产生下列潜在的影响：

　　(1)混凝土用水量的增加；

　　(2)混凝土坍落度损失加剧；

　　(3)对混凝土的抹面、压实、硬化等带来不便；

　　(4)由于混凝土的用水量增加，将会降低混凝土的28天强度值或相应地增加水泥用量，增加混凝土生产成本；

　　(5)混凝土水分蒸发快和水泥用量的增加，导致混凝土产生干缩裂缝的机会增加；

　　(6)由于裂缝的增加，降低了混凝土的耐久性。

　　在参考其它工程经验的基础上，结合本工程的特点：工期紧、沙特现有水泥品种单一等因素，制定了现浇钢筋混凝土箱涵的夏季高温施工技术措施，进行高温季节不间断施工，达到了预期效果。

　　优化混凝土原料及施工配合比

　　选用高温高效外加剂，使用合理的配合比，减少混凝土绝热温升，使混凝土在本质上得到改善，放宽混凝土允许入仓温度，是混凝土夏季施工最关键的措施。

　　1.采用高温型缓凝高效减水剂

　　采用高温型缓凝高效减水剂，特别是国内龙游混凝土外加剂厂生产的ZB-1RCC15能降低水泥早期水化热，延缓混凝土的凝结时间。该剂在35℃时掺量0.7%，初凝时间达15小时；经水化热测试试验，在相同条件下，可降低水泥水化热44%。参照其它工程的试验资料及该工程的试验结果，从2008年5月31日开始使用ZB-1RCC15高温型缓凝高效减水剂，其掺量根据混凝土入仓温度来确定：31℃~35℃为0.7%，若高于35℃为0.75%。

　　2.优化施工配合比

　　为保证混凝土的设计强度，减少混凝土内部温度最高值的梯度，混凝土在总胶材不变的情况下，粉煤灰掺量拟按大气温度及混凝土入仓温度不同而进行调整。

　　降低原材料的初始温度

　　为保证混凝土入仓温度不大于36℃，尽可能地降低原材料拌和时的基础温度，各种原材料料仓均搭设凉棚及喷雾设施。经现场测试得出下列结果：

　　1.从骨料仓搭设遮阳棚前后材料温度对比结果来看，在未采取措施时，砂石料温度比气温要高2℃~5.5℃，而采取措施后温度基本上与气温相同。相比之下采取措施后砂石料加权平均降低3.6℃，另外为减少砂石料的含水量,便于控制混凝土VC值，故料仓上安装的喷雾设备已施工，但未启用。

　　2.水泥罐搭设凉棚及安设喷水设施，其前后温度对比见下表。测试时间均为下午3~4时，水泥采取措施后平均降低温度18.5℃。

　　混凝土运输控制

　　为了不使混凝土运输过程中和泵车输送管道温度过高，在搅拌车罐体和泵车管道外壁四周用麻袋包裹，并在其上覆盖草包并反复淋水、降温，减少混凝土在运输过程中吸热温升及VC值的损失。
　　混凝土入模温度控制 [Page]

　　1.使用制冰机

　　为达到混凝土的入模温度，必须进一步降低拌和水温，必须在冷水箱内投入冰块使混凝土拌和水的温度降至4℃～7℃。

　　2.掌握混凝土入模温度计算方法，确定浇筑时间

　　正确掌握混凝土温度计算，就能了解当混凝土原材料温度一定时混凝土的入模温度，从而就能确定该使用多少温度的冷却水以确保混凝土的入模温度。在美国ACI305委员会的报告中，提出了新拌混凝土温度的计算公式如下：

　　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∞

　　式中：T为新拌混凝土温度；TW为用于拌和的冷水温度；Wc为水泥重量；W∞为含有水分的骨料重量；Ta为骨料的温度；Tc为水泥温度；Wa为干的骨料重量；WW为拌和水重量；Wi为冰的重量；Ti为冰的温度。

　　注：所有材料的重量用千克或磅；所有材料的温度用℃或F。

　　应用上述公式，我们计算了当气温在40℃时拌和27℃混凝土所需的冷水温度为4℃左右；当气温在35℃时拌和27℃混凝土所需的冷水温度为7℃左右和当气温在30℃时拌和27℃混凝土所需的冷水温度为10℃左右。按照计算结果和我们的温度记录，确定了在夏季浇筑混凝土的时间以晚上21∶00至第二天早晨7∶00较好，具体时间可在浇筑时确定。

　　3.加强混凝土保湿保温养护

　　混凝土抹压后，当人踩在上面无明显脚印时，随即用塑料薄膜覆盖严实，不使其透风漏气、水分蒸发散失并带走热量，且在薄膜上盖两层草包保湿保温养护，以减少混凝土表面的热扩散，延长散热时间，减少混凝土内外温差。养护龄期是14天。经实测，混凝土3天内表面温度在48℃～55℃之间，且很少发现混凝土表面有裂缝情况。

　　4.工作面喷雾降温

　　喷雾降温是夏天高温施工的重要质量保证措施之一。上下游模板边各设一排简易喷雾设施对浇筑的混凝土表面不断喷雾，效果较好，在其工作范围的混凝土，未发现失水变白、结硬现象。通过喷雾气温在49℃时，可降低5~10秒，VC值停放1.5小时后并未发生较大的变化，喷雾达到了降温保温的效果。

　　5.严格控制混凝土的停放时间

　　混凝土拌和物从出机口到现场浇筑这段时间，VC值损失在1~2小时内影响不大，若在3小时以上VC值损失会成倍地增长。国内外资料证明：VC值的大小与密实度及强度有密切关系。浇筑混凝土VC值应控制在5~15秒之间，以6~10秒最佳。因此为保证混凝土的密实度，应严格控制混凝土的停放时间，一般上从出机口到现场碾压的历时不大于2小时。

　　应用效果

　　在沙特南部铁路工程夏季高温浇筑混凝土时，共取得如下效果供以后类似环境混凝土施工时参考：

　　1.C30混凝土机口取样90天抗压强度最大值为37.3MPa，最小值为31.2MPa，平均值为34.27MPa，保证率为100%，质量评定为优良。

　　2.在经历一个夏季后，箱涵涵身未发现有温度裂缝。  　 原作者： 中国建材报　段瑞明  
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