察尔汗盐湖地区实施冬季大体积混凝土浇筑的体会

【提要】：察尔汗盐湖以其“干旱、沙漠、盐湖、寒冷”而著称，面对恶劣条件下的冬季混凝土浇筑进行了深入的探索。现就本人在察尔汗盐湖多次实施冬季大体积混凝土浇筑的体会用做一总结，对于一些不成熟的观点恳请得到批评指正。

中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A 文章编号：

察尔汗盐湖位于青海西部的柴达木盆地，是中国最大的盐湖，也是世界上最著名的内陆盐湖之一，西距青海省省会西宁市750公里。

察尔汗盐湖以其三位一体（干旱、沙漠、盐湖）成为典型的大陆性沙漠性气候，干旱、多风、少雨，日温差很大，一年有四个月平均气温在零下。最大风速28.3m/s,平均风速4.1m/s，年平均降水量24.0Mm,年平均蒸发量为3566.3Mm,蒸发量是降水量的148.6倍。其相对湿度只为18%，最高气温33.5℃，最低气温-29.7℃。

2011年，作为国家重点项目建设工程——金属门一体化建设项目在察尔汗盐湖盐湖进行的大建设建设中。因恶劣的气象及复杂地理环境所限，对混凝土耐久性要求比较高，尤其是对浇筑大体积混凝土提出了更高的要求。

本人就 2011年冬季在察尔汗地区成功实施的大体积混凝土施工浇筑的感受，分别从大体积混凝土配合比设计、冬季现场施工各方面谈一谈体会。

一、工程简介：2011年冬季，我们实施大体积混凝土浇筑的是青海盐湖金属镁一体化项目纯碱装置盐水工段大型设备基础，混凝土浇筑面积为:96m×42m=4032㎡(每32m为一个浇筑单元，设置后浇带)，混凝土强度等级C40，浇筑厚度为1.6m。

二、施工环境：2011年12月下旬，对于察尔汗地区已是隆冬季节，最高气温为-2℃，最低气温-26℃，风速：16m/s，大气平均气温-10℃。

三、混凝土配制与施工过程中应全面考虑的因素：

（一）、设计配合比的前提条件和对原材料等诸因素的考虑:

1、前提条件：首先是对大体积混凝土进行有效的温控，使混凝土内外温差不宜大于25℃，克服混凝土内部水化热的因素而实现大体积混凝土防开裂为主要前提来设计配合比.

2、原材料的要求：

（1﹚、水泥：是混凝土水化热的决定因素，在浇筑中我们选用P.O42.5水泥，并对其C3A (铝酸三钙，以下同)含量做了≤5.0%、水化热≤300KJ/㎏·K的限制。

（2）、骨料：尽量选用级配良好的粗、细骨料，尤其是粗骨料最大粒径不应大于31.5mm，并要求含泥量≯1.5%；细骨料采用级配良好的中区砂。在保证混凝土密实度的前提下，砂率最好控制在42%以下，以免在浇筑振捣时发生分层后浆体不均匀，，从而引起混凝土表面裂缝的出现。

（3）、拌合水温度与混凝土搅拌时间的调整：

拌合水的调整是基于水泥发生水化反应速度为依据的。拌合水温度越高，水化反应速度就越快，混凝土内部水化热短时间内被激发，并造成混凝土早期强度过早发挥，这个因素极易造成混凝土出现裂缝现象。因此，在实际生产中，我们将拌合水温度由不低于80℃调整为40℃左右，这样既降低了水化反应速度，改混凝土强度由早期发挥为后期增长，又做到了经济性生产。

拌合时间在夏季基础上延长10～15s，延长搅拌时间是为了提高混凝土浆体的匀质性，做到水泥微细颗粒充分与水接触而考虑的。这样做的目的是:在降低拌合水温度以延缓混凝土早期水化热激发的前提下保证混凝土后期强度的发挥，使混凝土强度总量发挥不受影响。

（4）、混凝土胶凝材料总量的调整：

考虑到该大体积混凝土为低下结构，所处的环境湿度大，有利于水泥颗粒继续水化，水化时继续释放的Ca(OH)2激发着粉煤灰的潜在活性，这是粉煤灰混凝土后期强度增长大，能够达到或超过基准混凝土强度的必要条件，也是规范允许大体积混凝土大量掺用粉煤灰，并延长强度等级龄期的重要原因。为降低大体积混凝土水化热，在满足混凝土强度的前提下，为确保工程质量，应适量减小水泥用量，适量加大粉煤灰等矿物掺合料的掺量。在实施本次配合比设计中，我们将水泥量下调 5.0%左右，粉煤灰在原使用量基础上上调了40%。

在调整胶凝材料时，要对粉煤灰混凝土的性能及技术要充分了解，不要忽视混凝土早期强度越高恰恰是混凝土结构早期开裂和耐久性下降的这个主要原因。

（5）、外加剂的调整：

冬季施工在外加剂（减水剂）的使用上一般都采用高成分的早强、防冻剂。但在冬季实施大体积浇筑时，虽要考虑混凝土的早强、防冻问题，但更主要考虑的依然是延缓和降低混凝土水化绝热温升，慎重处理好二者之间的辩证关系。所以，在外加剂的使用上我们仍然掺入缓凝高效减水剂来抑制水泥水化作用。在实际浇筑中将混凝土终凝时间在夏季混凝土时间基础上只提前了1—2h。

考虑到此次大体积混凝土属地下工程，为了增加防开裂的安全系数，施工方虽未提出抗渗要求，但在具体实施过程中对于配合比的设计我们仍然按抗渗等级大于P8来考虑，我们又掺入了不大于5.0%的膨胀剂。因为，掺入适量的膨胀剂会使硬化后的混凝土产生适度的微膨胀，在钢筋和邻位约束下可在钢筋混凝土结构中建立一定的预压应力，这一预压应力大致可抵消混凝土在硬化过程中产生的干缩拉应力，补偿部分水化热引起的温差应力，从而防止或减少结构产生有害的裂缝。

（6）、混凝土坍落度、水灰比的确定：

混凝土坍落度、水灰比是衡量混凝土泵送性、强度的主要指标之一，正确处理好它们之间的内在联系，科学辩证地确定制定这两个参数是保证混凝土质量十分主要，经过我们多次的试配验证，最终确定水灰比W/C+F=0.36～0.38，坍落度在160mm～180mm之间为最佳合理状态。

（7）、此次大体积混凝土热工参数的确定：

依据设计配合比的前提条件和如上6项要求，经过多次测定和多次计算，最后确定此次大体积混凝土的各项热工参数（计算过程不做赘述）。

1）、大气平均温度:Tq=-10℃

2)、混凝土拌合温度：Tc=21.3℃

3）、混凝土浇筑温度：Tj=Tc+（Tq- Tc）×A(温度损失系数)温度损失系数经计算为0.31。

Tj=21.3℃+（-10-21.3）×0.31=11.6 ℃

4）、混凝土绝对温升：

T7==400×340/0.97×2480+70/50=57.9℃.

5)、混凝土内部最高温度:混凝土浇筑厚度1.6米，取0.49，

6）、混凝土表面温度Tb

混凝土表面保温层采用：一层塑料薄膜保湿、电热毯加温外加一层保温毯，保温厚度达40mm，按有关计算公式得出混凝土虚铺厚度hp=0.45，混凝土计算厚度：H=h+2×虚铺厚度=1.6m+2×0.45=2.5m.

混凝土内部最高温度与大气温度绝对温差值:T=Tmax-Tn=40℃-(-10℃)=50℃，

按混凝土表面温度计算公式：则混凝土表面温度Tb=Tq+4/H2×hp(H- hp)T =-10+4/2.52×0.45×(2.5-0.45) ×50=19.5℃.

①、混凝土中心最高温度与表面温度之差为：Tmax-Tb=40-19.5=20.5℃

②、混凝土表面温度与大气温度之差为：Tb- Tq=20.5-（-10）=30.5℃

温度①与温度②分析，温度①为20.5℃，小于临界温差25℃的要求，说明配合比的设计是比较合理可行的；而温度②达30.5℃，超出临界温差5.5℃，表明混凝土表面保温覆盖层厚度还需加厚，主要防止混凝土表面因温差产生收缩性龟裂。这需在浇筑后的保湿、保温中引起足够的重视。