高海拔低温地区水泥混凝土配制

高海拔低温地区水泥混凝土配制

刘宇霆

通号工程局集团建设工程有限公司湖南长沙410000

摘要：高海拔低温地区地形、天气等自然环境特殊，随着公路工程朝着高海拔、高寒区域山岭地段延展，路面开裂、水损害等问题逐渐显现出来。怎样提升水泥砼路面的耐久性，延长路面使用周期逐渐受到关注。文章首先介绍了高海拔低温环境对砼质量的影响，接着分析了高海拔低温地区砼的配制，最后对强化其应用过程的质量管理提出了几点建议。

关键词：高海拔；低温；水泥混凝土；配制；质量管理

高海拔区域常常会有大风，同时年平均降水量远远少于蒸发量，若保湿、保温等方法采用不当，砼结构表层极易失水进而引起风干开裂，砼抗冻融循环效果、抗渗性、护筋性等均会受到影响。怎样使砼可以在高海拔与低温条件下顺利施工，并且可以减小及防止对砼造成损伤，延长砼的耐久性，应从砼的配合比设计阶段就应采取相关措施，保证砼施工及使用过程质量。

1、高海拔低温环境对砼质量的影响

1.1寒热交替、冻融循坏对砼性能的干扰

砼属于一种多孔性物质，其受冻害需具备温度、水、砼内部构造孔的间隙情况三个关键条件，三者缺一就不会对砼造成影响。砼在硬化过程及硬化后会出现大小不一的孔隙和相互贯通的毛细孔通路，而这些孔隙与毛细孔通道中均充满了水，当气温减到负温后，孔道中的水就转变为冰，体积增大，进而对砼造成冻害。

影响砼防冻安全性的相关因素包括水灰比、含气量和胶凝材料含量，硬化后砼的气泡参数和砼内孔隙构造是影响砼防冻性能的重点。水灰比指砼中用水量与水泥用量的重量比，可加入减水剂改善砼的流变性能，减少拌合用水，降低水灰比，从而改善水泥浆凝聚结构，增强硬化后的密实度。含气量为砼单位体积中空气的体积百分比，其值与砼强度成反比。而通过适量添加引气剂所增加的含气量，其表现为大量分布均匀、闭合而稳定的微小气泡，可改善砼坍落度、流动性和可塑性，减少砼泌水和离析，提高砼的均质性、和易性、保水性和粘聚性，优化砼孔隙结构，提高砼抗冻性、抗盐渍性、抗渗性、耐硫酸盐侵蚀及抗碱集料反应性能，并降低砼热扩散及传导系数，提高砼体积稳定性，增强砼野外耐候性，延长道路使用寿命，虽一定程度降低了砼强度，但整体而言还是利大于弊的。

1.2有害离子的影响

高海拔低温地区多为盐碱地，其河流、湖塘内不同程度的富有有害离子，对砼产生侵蚀性。富含有害离子的地质环境使得有害离子更易从拌合用水层面带入砼中并附着于砼表层，而砼的表面结构和孔结构也是有害离子进入混凝土内部的通道。有害离子的侵蚀主要体现在氯离子侵蚀、硫酸根离子侵蚀及镁离子侵蚀。砼浆体孔液表现为强碱性，而氯盐溶液具有较强酸性和侵蚀性，酸侵蚀导致Ca（OH）2溶解，并使钙离子从水泥浆体中析出。高浓度氯离子的侵入会形成碱性氯化钙和碱性氯化镁膨胀化合物，导致浆体裂纹产生，进而产生损坏。过多的氯离子会使混凝土凝结硬化过快，后期强度偏低，抗拉及抗弯能力变小，干缩徐变增大，抗硫酸盐的腐蚀能力降低，而且对钢筋有锈蚀作用。硫酸根离子侵蚀主要体现为干湿循环中，砼毛细水溶液蒸发、浓缩，形成膨胀性硫酸盐结晶，复溶解，再结晶，产生类似冻融损伤，及参与化学反应，生成膨胀性物质石膏、钙矾石、钙硅石，破坏砼结构。镁离子可使砼中水泥水化反应所产生的凝胶转变为无胶凝能力物质，导致砼结构开裂破坏。

1.3碱-骨料反应

指骨料内不定型二氧化硅或某些碳酸盐矿物和与砼中较高含量的碱性氧化物反应，在骨料外表形成一种繁杂的碱-硅酸凝胶体，吸水后会产生较大的体积膨胀，令硬化后的砼出现胀裂。碱-骨料反应时间很长，损坏性大，所以需要引起关注。

2、高海拔低温环境下水泥砼的配备

2.1水泥

国内相关部门长期以来的研究与实践表明，为了确保低温条件下砼施工的稳定性，水泥品种宜采取活性大，水化热强的水泥品种，并为有效缓和碱-骨料反应，宜采用低碱硅酸盐水泥。

2.2集料

砼骨料包括粗骨料与细骨料。粗骨料适合优先选择通过十五次冻融后整个质量受损低于5%的坚实级配石英岩和花岗石碎石。骨料粒径级配连续，粒径保证在5-40毫米范围之内，不得有风化的颗粒，含泥量低于1%，同时其他指标均需满足标准GB/T14685-2001要求。

细集料适合选择细度超过2.4的中砂，含泥量低于3%，且其他各种指标符合GB/T14684-2001标准。施工所需的集料储备现场应选取地势偏高，不积水的场所。集料需要事先清洗与储备，保证集料干净，没有冻块和冰雪。

2.3外加剂

高海拔地区砼低温作业情况非常普遍。在低温状态下，砼水化反应速率降低，砼强度的增加延缓。当气温小于4℃时，水的体积将会膨胀，对砼的孔隙结构产生不良影响。若温度持续降低导致砼内结冰，水化反应受阻，决定砼强度的胶凝物质减少，会导致砼强度和耐久性受到长期影响[3]。因此，进行低温环境下砼的施工时，除需添加改善砼性能的减水剂与引气剂外，还需添加适当的防冻剂降低砼内水的冰点，以便于施工，促进砼的硬化，减少受冻机会。

2.4砼配合比设计

砼配合比设计方法和步骤与常温环境下一般砼一样，值得注意的是，砼内的含气量与孔结构特点对抵抗冻害有较大作用，而水灰比会直接影响砼的孔结构，因此低温施工时砼的水灰比不能过高。在砼试配阶段需要考虑砼所需水泥和外加剂的适应性情况，在砼试配阶段不能产生假凝、初凝周期太长、凝结不良等情况，适合通过反复的试配来确定砼外加剂的掺量及掺入方式。

3、负温环境下砼施工的质量管理

3.1基本要求

（1）负温砼施工适合采取集中蓄热法处理。负温砼强度在满足抗冻临界强度以前，其内部温度要严格控制，杜绝冰冻现象。

（2）在工程建设中，要预留试件与结构实体同条件养护并试压，以把握砼实体的具体强度发展规律。

（3）掺抗冻剂砼防冻临界强度标准。根据JGJ104-97《建筑工程冬季施工规程》要求，掺抗冻剂负温砼，当户外环境最小温度不低于-15℃，防冻临界强度值是4.0MPa；当户外环境最小温度不低于-30℃范围之内时，防冻临界强度值是5.0MPa。

3.2砼拌合

砼拌合中，不能把提前烧制好的热水和水泥直接接触来拌合，避免导致砼流动性下降或水泥速凝和假凝的情况。准确的步骤应是：先把粗骨料和细骨料投进拌合机内同热水拌合30秒，减小搅拌水的温度，提升骨料的温度，再加入水泥和外加剂拌合2min左右。拌合之前，要对拌合机和运输设备进行预热。砼拌合时间通常是150-180秒。

路面砼采用干硬性混凝土，塌落度小于10mm，维勃稠度为20s—11s。太大的坍落度会导致砼离析分层、泌水等情况，不利于砼的抗冻，并导致硬化砼防渗性能降低。砼坍落度及维勃稠度要常常进行检测并记录。

3.3砼浇筑

砼浇筑之前，模板和钢筋上的积雪和积水要进行清除，不能在有积雪的条件下浇筑。在浇筑时，如果出现雨雪天气，要及时利用塑料布覆盖，并采用土工布等进行保温）。检查砼的入模时间，尤其是晚间浇筑砼时，更要严格监控。

同时，需测温的砼部位，要同时预留测温孔和埋设热电偶测温电线。

4、结语

（1）高海拔低温环境对水泥砼应用性能造成直接影响，而且该影响作用存在显著的地区特点。

（2）处理高海拔低温条件水泥砼损坏的重点是对水泥混凝土病害模式的掌握，并在该技术基础上制定出科学的处理策略。

（3）高海拔低温区水泥砼施工和病害处理阶段，要充分兼顾到高原气候环境对水泥混凝土应用性能的影响，且强化在施工材料选择和施工阶段的优化管理。

参考文献：

[1]陶志刚.高寒地区沥青路面病害模式及处治对策研究[J].内蒙古公路与运输，2014，（4）

[2]赵迎.岩沥青在藏东南高原区应用的关键技术研究[D].2014.