浅析高寒高海拔地区混凝土施工技术

浅析高寒高海拔地区混凝土施工技术

汪金勇,蒋昭奕 ,杨国奇

（浙江省送变电工程有限公司，浙江，杭州，310012）

摘要：然乌至察隅线路工程所经地段在西藏境内高寒高海拔地区，为保证基础混凝土施工的顺利进行以及为防止高寒高海拔下混凝土基础遭受冻害 ，本文针对西藏地区高寒高海拔条件混凝土施工技术进行了分析，包括高寒施工混凝土受影响机理、质量通病、温度控制、混凝土养护技术。

关键词：高寒高海拔；原理；温度控制；质量通病；养护

一、工程概况

由浙江省送变电工程有限公司总承包的林芝然乌～察隅110kV线路工程，起于然乌，至于察隅，线路全长140.196km，现浇基础420基。其中1、2施工段海拔在4500米-5100米，每年10月至次年5月气温均在0℃以下，温差极大，极端最低气温低于-20℃，属于高寒高海拔地区。保证混凝土浇注质量和防治混凝土受冻害损伤在高寒高海拔地区具有重大的意义。

二、混凝土在高寒高海拔下工作原理

西藏然乌地区冬季极度寒冷，由于受工期制约，许多工程需要在冬季施工。在混凝土冬季施工中，温度是影响混凝土强度增长和混凝土浇注质量的关键因素。国内外许多专家也有很多相关的研究：M.Husem等[1]通过研究混凝土分别在低温和标准温度下养护下的强度，表明温度通过影响水泥水化速率影响混凝土强度；J.S.Ryou等[2-3]通过对添加促凝剂的混凝土在寒冷天气中的早期性能研究，证明了促凝剂能保证混凝土的早期强度和后期强度，具有良好的抗冻性能。

高寒高海拔地区的混凝土强度发展有如下变化规律 ：受冻后的混凝土，若在融解后重新硬化时，混凝土强度可继续增长；混凝土受冻越早，尤其在初凝之前受冻的，对其强度增长越不利；在常温下浇筑 7—1O天后再受冻，混凝土解冻后，强度增长的最终值影响极小，甚至不受影响；此外，混凝土的塌落度越大，水灰比越大，受冻性越大[4]。

混凝土凝结硬化获得强度是由于水泥水化作用。水泥水化作用发生速率除与混凝土本身组成材料和配合比有关外，主要是随着温度的高低变化而变化的。当温度持续下降，存在于混凝土中的水完全变成冰，水泥水化作用速率就会持续减弱，直到基本停止，此时强度就不再增长。

混凝土解冻后（即处在正常温度条件下)继续养护，其强度会增长，不过增长的幅度大小不一。由此可见，混凝土冻结前，要使其在正常温度下有一段预养期，以加速水泥的水化作用，使混凝土获得不遭受冻害的最低强度，一般称临界抗冻强度，即可达到预期效果，预养期长，获得初期强度高的混凝土解冻后后期强度几乎不会与损失。对于临界抗冻强度，各国规定取值不等，我国规定为不低于设计标号的30％，也不得低于3.5MPa。

三、混凝土高寒施工的质量通病

1．钢筋的锈蚀与混凝土裂缝

由于钢筋的氧化锈蚀伴生体积膨胀，致使混凝土沿主筋或箍筋方向产生裂缝。其次，水泥的安定性不良，混凝土的水灰比太大，早期强度低，失水太快也会引起开裂。混凝土内部水分由边缘向中心移动，形成压力也将引起轴向裂缝 。

2．结构疏散与水分转移

水分转移及结构疏散的混凝 土，以表面呈冰晶、土黄色 ，砂浆骨料结合脆弱 ，声音空哑等为特征。同时由于混凝土内部压力差、温度、湿度差，使水分自边缘 向中心移动造成空隙。

3．表面起灰

所谓“表面起灰 ”是以砂浆和粗骨料相脱离，表面起灰，骨料裸露为特征。主要是由于混凝土混合物水灰比太大，离析，泌水严重，粘聚性、保水性差，加上养护温度低，水泥水化趋于停止，混凝土水分迅速外离，导致表面起灰。

4．结晶腐蚀一混凝土表面返霜

混凝土硬化后，某种外加剂溶液通过毛细管的作用渗到混凝土表面，而混凝土表 面的水分则逐渐蒸干，此种情况还将影响混凝土与饰面层的结合。

四、本工程施工过程中的温度控制措施

虽然低温条件给混凝土浇筑带来了很多负面影响，但是在我国西藏然乌地区每年处于低温条件的时间很长，为了能尽量延长混凝土结构施工时间，且尽量避免新浇筑混凝土遭受冰冻的影响，可采取一些预防保护措施。

选用较小的水灰比和较低的坍落度，以减少拌合用水量，水泥用量不低于300kg／m。细骨料采用级配良好的硬质、洁净的中砂，含泥量不大于3％；粗骨料强度高，有抗冻融性，含泥量不大于1％。冬季低温条件下灌注的砼，在遭受冻结之前．采用普通硅酸盐水泥配置的混凝土其临界抗冻强度不能低于设计标号的30％，C15及以下的混凝土其抗压强度未达到5Mpa前不能受冻。在充水冻融条件下使用的砼，开始受冻时的强度不低于设计标号的70％。当混凝土掺用防冻剂(外加剂)时，其试配强度较设计强度提高一个等级。

搅拌机等拌合设备要进行防寒处理，最好时将拌和机放置在温度不低于10℃暖棚内。拌制混凝土时．确保砂石骨料的温度保持在0℃以上，拌合用水温度不低于5℃。必要时，先将拌合需要将水加热。特殊情况下当加热水不能满足拌合温度时，可再将骨料均匀加热。水及骨料按热工计算和实际试拌，确定满足混凝土浇注需要的加热温度。水的加热温度不宜高于80℃。当骨料不加热时，水可加热至80℃以上。

拌制掺用外加剂的混凝土时，当外加剂为粉剂时．可按要求掺量直接撒在水泥上面和水泥同时投入。当外加剂为液体．使用前按要求配置成规定溶液．然后根据使用要求，用规定浓度溶液再配置成施工溶液。

拌合之前须将集料中的冰块融化．以免在搅拌和浇筑过程中出现集料成团现象。若单纯加热水不足以提高混凝土温度．也可加热骨料，但骨料温度不宜超过52℃。如当气温低于4℃拌合水的温度已经加热到60C时．集料温度应加热到15℃左右即可；若粗集料干燥且无冰冻现象，拌合水温度已经加热到60℃时只需将细集料加热到40℃左右即可。

掺加早强剂，在低温条件下掺入小剂量的早强剂可以加快混凝土的凝结及早期强度的发展。但是含氯的早强剂不得用于有潜在腐蚀危险的混凝土中．也不宜用于可能发生碱骨料反应的混凝土中，早强剂的使用并不能取代必要的养护和防冻措施。

五、高寒高海拔下混凝土的养护

混凝土能在7-21℃下水化凝结，最重要的是保证混凝土浇筑后的前3d之内温度不要降到10℃以下，最好是能在21℃条件下保持较长的时间。常见的方法有[5]：①混凝土养护期间不加热的方法，即蓄热法、掺加化学外加剂法；②养护期间加热的方法，即电极加热法、电器加热法、感应加热法、蒸汽加热法和暖棚法③综合方法，即综合上述两种方法。

本工程运用了综合加热法：一方面，在混凝土表面覆盖一层隔热毯或其他保温材料可以将水化热和拌合水保留在混凝土内部；另一方面，由于，在高寒高海拔地区只靠水化热不能维持正常的养护温度，故需要使用自发热的化学材料持续供热；保温材料应保持干燥且与混凝土或模板紧密接触。此方法既能保持混凝土表面湿润，又能不能产生较高浓度的CO2而加速混凝土碳化。实践证明在西藏然乌地区利用自发热加保温措施养护是一个很好的方法。

6结论

在高寒高海拔地区进行混凝土施工时，要充分利用混凝土在低温施工的原理，根据实际情况，制定切实有效的施工技术进行施工。控制入模温度、养护温度是保证混凝土质量的关键。

参考文献：

[1]HUSEM M,GOZUTOK.The effects of low temperature curing on the prevention of early-frost of concrete in cold weather[J].Cold Regions Science an Technology,2013,87(3):1-5.

[2] RYOU J S,LEE Y S.Properties of early-stage concrete with setting-accelerating tablet in cold weather[J].Materials Science and Engineering:A,2012,532(1)：84-90.

[3] RYOU J S,LEE Y S.Use of tabletting and coating accelerator for the prevention of early-frost of concrete in cold weather[J].Cold Regions Science and Technology,2013,87(3):1-5.

[4]蔡斌.高寒地区混凝土抗冻性的试验研究.实验研究[J].TU528.45:A，1001-6171（2015）06-0031-04.

[5]费成效，毕守一等.混凝土施工早期受冻防治技术.华北水利水电学院学报[J].2011,32（2）.