（中交二航局第一工程有限公司，湖北武汉430012）
摘要：本文依托沙特海尔港码头15#、16#、17#、18#泊位项目，介绍了在炎热干燥热带沙漠大温差环境下，按国际标准设计和施工的预制方块混凝土通过温度控制和监测进行裂缝防治措施。施工过程中，通过配合比的比选、原材料温度的控制、浇筑温度的控制、分层分段以及养护等综合措施，通过实时对预制方块温度场发展监测反馈调整养护措施，有效控制了预制方块大体积混凝土的开裂，保证施工质量和进度。
关键词：大温差；配合比优化；入模温度；内表温差；监测；三重养护
前言
沙特属于热带和亚热带沙漠气候，夏天长，炎热而又干燥，冬天短，凉爽。工程所在地高温期长，最高温度高（最高日均温达46℃），昼夜温差大，大体积混凝土容易因内部水化热引起混凝土开裂。本项目为沙特海尔港15#、16#、17#、18#四个10万吨级重力式方块码头泊位项目，预制方块宽度为2.14m，长7.3～14.6m，高1.5～2.1m，方块重量均小于120t。为应对大温差严酷环境下预制方块混凝土易开裂的风险，通过优化混凝土配合比和实时监测混凝土内部温度发展及内表温差变化来调整现场养护措施，达到控制预制方块无开裂的良好效果。
1配合比优化
混凝土物理、热学性能是影响大体积混凝土温控效果最基本、最重要的因素。大体积混凝土配合比设计应以抗裂为核心，并满足水化热低、可泵性好、体积稳定性好及耐久性优良等要求。
针对预制方块配合比提出了如下建议：（1）采用低水化热的胶凝材料；（2）选用优质聚羧酸类缓凝高性能减水剂；（3）选用级配良好、低热膨胀系数、低吸水率的粗集料；（4）在满足工作性要求情况下，尽量降低混凝土的坍落度。根据前述的建议，在Saudi Ready mix商混站进行了配合比设计及优化工作，采用了大掺量矿物掺合料和高效减水剂的技术路线，控制混凝土单方用水量和胶凝材料总量，配制出了温升低、抗开裂性能优良和体积稳定性好的混凝土。
本工程混凝土的配合比，预制方块胶凝材料总量在400kg/m3，水泥用量345kg/m3，水胶比0.36；此配合比水泥用量、胶凝材料及用水量适当，使用西卡 高性能外加剂，且根据当地原材料特点及考虑工程经济型掺入了一定量的矿物掺合料。
2现场温度控制措施
根据Saudi Ports Authotiry Specfiction要求，对混凝土浇筑温度和内部最高温升及内表温差有如下控制要求：（1）混凝土入模温度≤32℃；（2）混凝土内部最高温升≤70℃；（3）内表温差≤20℃
为达到控制目标，从浇筑温度控制、内表温差控制、三重养护措施制定出下列现场控制措施。
2.1浇筑温度控制
控制混凝土的浇筑温度对控制混凝土裂缝非常重要。相同混凝土，入模温度高的温升值要比入模温度低的大许多。当地气温较高，浇筑温度的控制尤为重要，为避免浇筑温度过高，现场采取了以下控制措施：
（1）避免使用刚出厂的新鲜水泥，使用时要求温度＜60℃；
（2）粗细骨料堆场应搭设遮阳棚，堆高并从底层取料；粗骨料可在保证工作性的前提下喷淋降温；
（3）必要时，加冰降低拌和水温度，如图3.1所示；
（4）使用超缓凝减水剂，尽量推迟水化热温峰到来时间；
（5）利用温度较低时段施工，避免在温度超过30℃的条件下浇筑混凝土。
2.2 内表温差控制
对于大体积混凝土，由于水化放热会使温度持续升高，在升温的一段时间内应加强散热；当混凝土处于降温阶段则要保温覆盖以降低降温速率。施工要点主要有：
（1）通过配合比优化来降低温升，同时外面保温减小表面散热来降低内表温差。
（2）冬季施工，环境温度低，在控制内部最高温度的同时，必须采取表面保温措施，控制内表温差。
2.3三重养护
本工程具有显著的沙漠气候即昼夜温差大，给混凝土的控裂工作带来了一定的难度，为保证混凝土内表温差及气温与混凝土表面的温差在控制范围内，制定了如下具体措施：
（1）浇筑完毕后，靠近表面的水份由于蒸发急剧散失，不但影响混凝土表面强度的发展，还会引起干缩裂缝。因此，混凝土浇筑完毕12～18h即应开始养护。
（2）为减少混凝土受昼夜温差大的影响而产生开裂，采用三重养护措施：混凝土在浇筑完毕后先用塑料薄膜进行包裹，防止水分散失引起干缩开裂；在塑料薄膜外覆盖一层土工布并扎紧，防止风吹引起混凝土表面开裂及热量散失，在温度较低的月份，在土工布外放置养护棚，用以减少混凝土热量散失，保证混凝土的养护温度，如下图所示。
3现场监控
为检验施工质量和温控效果，掌握温控信息，以便及时调整和改进温控措施，分冬夏季对各工程结构进行大体积混凝土温度场监测，并对混凝土裂缝情况进行现场观测，分析本工程裂缝控制效果。
混凝土内部温度监测工作流程如下：
在混凝土浇筑前完成传感器的选购及铺设工作，并将屏蔽信号线连接到仪器上，传感器测头采用角钢保护；各项测试工作在混凝土浇筑后立即进行，连续不断。混凝土的温度测试，每2h监测一次。
3.1 测点布置及元器件的埋设
为了解混凝土内部温度分布规律，在预制块布置5个测点，胸墙第一层布置3个测温点，在第二层布置5个测温点，测温点布置见图3.2所示。
4温度监测成果及分析
预制方块S1混凝土温度监测数据汇总见表4.1。混凝土入模温度为28.2～31.1℃，基本符合温控标准≤32℃的要求；内部最高温度为65.4℃，符合温控标准≤70℃的要求；混凝土最大内表温差19.2℃，符合温控标准≤20℃的要求。
由图4.1可以看出，混凝土入模温度相对较高，前期水化反应较快，混凝土初期温升相对较大，于64h到达温峰65.4℃，但混凝土内部最高温度≤70℃的温控标准。分析认为：混凝土计算浇筑温度为28℃，但现场实测浇筑温度在28.2～31.1℃高出仿真计算温度，问题出现后项目部组织开展温控措施，使得最高温度仍符合≤70℃的温控标准。还可以看出，预制方块S1内表温差前期随内部温度增加而增加；后期内部温度下降较慢，而表面温度受气温影响有所波动，内表温差增大。究其原因可能是土工布未扎紧导致混凝土热量散失过快，通过监测数据反馈，及时加盖保温层后内表温差得到控制。最大内表温差为19.2℃，略低于温控标准≤20℃的要求，在可控范围内。
5温控效果评价
沙特海尔港码头工程预制方块大体积混凝土温度监控历时约13个月，跨度时间长，环境温度变化大，混凝土体积大，混凝土温控难度较大。
在各方的共同努力下，基本按照温控方案的要求进行，温控措施实施情况较为理想。从监测结果来看，各构件内部最高温度、浇筑温度、内表温差和降温速率等指标基本均在温控标准要求的范围内，在气温变化较大的天气下部分内表温差及降温速率大于温控标准值。从现场情况反馈，预制构件均未出现裂缝，基本上达到了预期的温控目标。
6结语
沙特海尔港码头工程大体积混凝土温控有如下几点值得总结、借鉴：
（1）配合比的优化设计是混凝土结构防裂的关键因素，本工程采用高效外加剂和矿物掺合料，降低水胶比，提升混凝土自身性能。
（2）沙特地区昼夜温差大，夜间温度较低时，为保证混凝土的内外温差符合温控标准，加强混凝土的养护尤为重要，本项目采用塑料薄膜、土工布、养护棚“三重保温”方案确保混凝土温度变化在可控范围内。
（3）在混凝土浇筑过程中对浇筑温度进行监测，混凝土施工后对混凝土内部温度场和气温进行不间断监测，并根据监测结果及时调整保温层厚度及养护时间等温控措施。
（4）采用综合措施控制混凝土浇筑温度。依据气温及原材料温度，采取骨料遮阳，避免使用高温水泥，夜间施工等综合措施对混凝土浇筑温度进行控制，取得了较好的效果。
参考文献：
[1]刘松，屠柳青，裴炳志，孙砚红，周紫晨．大掺量粉煤灰混凝土在荆岳长江公路大桥承台中的应用[J].粉煤灰综合利用，2009（01）
[2]刘松，邓波，裴炳志，屠柳青，席华侨，孙砚红．荆岳长江公路大桥南
塔承台大体积混凝土温度裂缝控制[J]．施工技术，2008（12）
[3]朱伯芳．大体积混凝土温度应力与温度控制[M]．北京：中国电力出版社，
1999
论文作者:王亚州,刘毅强
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2016年3月第5期
论文发表时间:2017/1/4
标签：混凝土论文; 温差论文; 温度论文; 方块论文; 体积论文; 措施论文; 沙特论文; 《建筑建材装饰》2016年3月第5期论文;