高原高寒地區(qū)冬季施工混凝土供應(yīng)方案

高原高寒地區(qū)冬季施工混凝土供應(yīng)方案摘要：混凝土是由膠結(jié)材料（水泥）、水、粒狀骨料以及其他外摻劑組合形成的具有一定強(qiáng)度、剛度和耐久性的復(fù)合建筑材料。水泥中的化學(xué)成分與液相的水發(fā)生化合反應(yīng)，生成相應(yīng)復(fù)合物，將粒狀骨料與鋼筋膠合，在水泥成分凝結(jié)與硬化作用完成后，獲得需要的最終強(qiáng)度。由于水的物理特性，在低溫狀態(tài)下水將由液相凝結(jié)固化轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔啾?，其相?yīng)體積發(fā)生改變，對(duì)混凝土質(zhì)量與性能帶來(lái)不利影響。因此在高原高寒氣候條件下，需要采取相應(yīng)的施工措施，防止因?yàn)樗南鄳B(tài)變化對(duì)混凝土質(zhì)量產(chǎn)生不利影響。同時(shí)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)越來(lái)越重視，在混凝土供應(yīng)過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題更是亟待解決。關(guān)鍵詞：高原高寒混凝土供應(yīng)方案0引言近年來(lái)，隨著我國(guó)西北部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，西北部高寒地區(qū)的長(zhǎng)大隧道不斷增多。尤其是近期將要開(kāi)工的新建川藏線(xiàn)，平均海拔在3000米以上，而且工期要求相對(duì)較緊，隧道混凝土工程不得不在天氣十分嚴(yán)寒的冬季施工。因此，解決高原高寒地區(qū)隧道冬季施工混凝土供應(yīng)問(wèn)題是目前隧道混凝土工程的一個(gè)重要課題。1高原高寒地區(qū)混凝土施工理論分析1.1混凝土受凍類(lèi)型作為混凝土膠合材料的水泥水化過(guò)程包括加水?dāng)嚢璧膸追昼?、誘導(dǎo)期（攪拌、運(yùn)輸、澆筑期間）、加速器（凝結(jié)和早期硬化期間）和后加速期（拆模以后的繼續(xù)硬化期間）。以水泥水化進(jìn)程的不同階段為標(biāo)準(zhǔn)，可將混凝土受凍劃分為三種不同類(lèi)型：拌合與誘導(dǎo)期的新拌受凍、抗凍臨界強(qiáng)度前的早期受凍與抗凍臨界強(qiáng)度的后期受凍。在剛加水?dāng)嚢枧c誘導(dǎo)期這一期間，此時(shí)混凝土水化作用剛剛開(kāi)始，還未終凝，在此階段需要對(duì)混凝土進(jìn)行保溫處理，延緩混凝土的終凝。由于本文分析討論的是混凝土的供應(yīng)方案，因此抗凍臨界強(qiáng)度前的早期受凍與抗凍臨界強(qiáng)度的后期受凍不在本文討論范圍內(nèi)，本文只針對(duì)發(fā)生在拌和與誘導(dǎo)期的新拌受凍進(jìn)行分析和討論。1.2高原高寒條件對(duì)混凝土質(zhì)量的影響一般來(lái)說(shuō)，混凝土水化是處于自由狀態(tài)的液相水與水泥成分發(fā)生反應(yīng)，固相水與水泥成分基本不發(fā)生反應(yīng)。在溫度低于4°C后，液相水開(kāi)始結(jié)冰成為固相，從而影響水泥水化速度甚至使水化作用停止。在高原高寒條件下，溫度對(duì)混凝土性能與質(zhì)量影響主要體現(xiàn)在以下方面：首先影響混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)進(jìn)程。混凝土的抗壓強(qiáng)度主要來(lái)源于膠合材料即水泥的水化作用完成后的凝結(jié)與硬化，其強(qiáng)度的增長(zhǎng)與水泥水化速度密不可分。當(dāng)溫度降低至4C時(shí)，由于水的物理特性，拌合混凝土的水逐漸有液相變?yōu)楣滔?，并在?fù)溫時(shí)完成凝結(jié)固化成冰。在環(huán)境溫度低于4C后，參與水泥水化作用的自由液相水?dāng)?shù)量由于凝結(jié)固化相應(yīng)減少，從而導(dǎo)致水泥水化作用速度降低甚至停止，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)速度相應(yīng)變緩慢甚至停止增長(zhǎng)。[1]其次是破壞混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在溫度低于4C時(shí)，水由液相轉(zhuǎn)化為固相以后，體積較原有液相水增長(zhǎng)9%。水凝結(jié)固相冰對(duì)混凝土產(chǎn)生膨脹壓力，在該壓力作用下，水進(jìn)入到含水成分較少的毛細(xì)孔內(nèi)；混凝土的抗?jié)B透能力較差時(shí)，相臨近的孔機(jī)構(gòu)的壓力不同，導(dǎo)致其出現(xiàn)壓力差，因此會(huì)對(duì)毛細(xì)孔壁產(chǎn)生一定的壓力，當(dāng)該壓力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土即發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象。同時(shí)，當(dāng)溫度升高后，混凝土內(nèi)部受凍形成的固相冰融化后，由于體積相應(yīng)縮小，使混凝土內(nèi)部形成各種形式的空隙或空洞，降低混凝土的密實(shí)性，進(jìn)而降低混凝土的耐久性。[2]2高原高寒條件下混凝土供應(yīng)溫度保證措施目前施工中混凝土拌制方式主要有現(xiàn)場(chǎng)拌制與采購(gòu)商品混凝土兩種，現(xiàn)只討論現(xiàn)場(chǎng)拌制混凝土的供應(yīng)保證方案。2.1混凝土原材料預(yù)熱我國(guó)制定了有關(guān)規(guī)范對(duì)混凝土溫度控制進(jìn)行了規(guī)定，《建筑工程冬季施工規(guī)范》（JGJ104-97）允許對(duì)混凝土原材料進(jìn)行加熱，規(guī)定不同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土水和骨料加熱的最高溫度如表1：表1拌合水及骨料加熱最高溫度根據(jù)上述規(guī)定，混凝土原材料預(yù)熱方式為加熱拌合水、骨料預(yù)熱。2.1.1拌合水預(yù)熱拌合水預(yù)熱主要方法是建造鍋爐房，同時(shí)制備大型水箱，通過(guò)燒鍋爐來(lái)為水箱內(nèi)的水加熱，水的加熱溫度為40—60C。[3]其方案圖如圖1。圖1拌合水預(yù)熱2.1.2砂和骨料預(yù)熱對(duì)于砂和骨料的預(yù)熱較多采用熱水管加熱的方式，通過(guò)將儲(chǔ)存砂、骨料的工棚進(jìn)行密封，在放置砂和骨料位置的地下布置熱水管路，熱水管路進(jìn)水口與出水口通鍋爐的水箱，形成加熱溫床。2.2混凝土運(yùn)輸保溫混凝土拌合后溫度與環(huán)境溫度相差較大，熱量易于流失，為保證混凝土澆筑溫度，需要對(duì)混凝土運(yùn)輸過(guò)程進(jìn)行保溫處理。2.2.1水泥罐保溫在混凝土罐車(chē)的罐表面纏繞伴熱帶，伴熱帶電源為直流12V，可以直接接汽車(chē)電源，由汽車(chē)進(jìn)行供電。纏繞完伴熱帶再在伴熱帶外部覆蓋保溫棉，減少混凝土的溫度流失。[4]2.2.2縮短運(yùn)輸時(shí)間在拌合站選址時(shí)要合理控制混凝土的運(yùn)輸時(shí)間，保證混凝土運(yùn)輸時(shí)間不超過(guò)30分鐘。2.3混凝土澆筑溫度控制混凝土澆筑施工時(shí)會(huì)與環(huán)境發(fā)生熱交換，熱量流失較多，因此需要采取相應(yīng)保溫措施以減少混凝土熱量流失，具體措施包括：（1） 清除現(xiàn)場(chǎng)冰雪凍塊，減少不必要的熱量損失。（2） 在模板內(nèi)側(cè)粘貼保溫棉，減少混凝土入模后的熱量損失。（3） 減少澆筑混凝土的時(shí)間，即澆筑時(shí)對(duì)臺(tái)車(chē)兩側(cè)進(jìn)行同步澆筑。3高原高寒條件下混凝土供應(yīng)環(huán)保措施新建川藏線(xiàn)施工的全過(guò)程，全面執(zhí)行ISO14000環(huán)境保護(hù)體系標(biāo)準(zhǔn)，因此在混凝土供應(yīng)過(guò)程中必須對(duì)環(huán)境保護(hù)高度重視?；炷凉?yīng)過(guò)程中易出現(xiàn)環(huán)境污染的環(huán)節(jié)為：拌合混凝土原材料的粉塵污染、混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中的揚(yáng)塵污染以及在生產(chǎn)混凝土過(guò)程中的廢水污染。3.1拌合混凝土原材料粉塵防護(hù)根據(jù)攪拌站長(zhǎng)期的使用與觀察，目前攪拌站在生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)粉塵污染的環(huán)節(jié)有三部分：一是，物料由平皮帶向斜皮帶投放過(guò)程中，由于有高度差，極易產(chǎn)生大量粉塵；二是，物料由斜皮帶向骨料收集器投放過(guò)程，粘在皮帶上的砂極易掉落在骨料收集器之外；三是，粉料倉(cāng)頂部向外排放大量粉塵。3.1.1粉料倉(cāng)頂除塵為減少粉料通過(guò)粉料倉(cāng)頂部向大氣排放粉塵，本設(shè)計(jì)采用了一種粉料罐粉塵回收除塵裝置。粉塵回收除塵裝置包括粉塵臨時(shí)儲(chǔ)存罐和沉淀池，在粉塵臨時(shí)儲(chǔ)存罐的上腔體內(nèi)設(shè)置有豎直隔板，將臨時(shí)儲(chǔ)存罐的上腔體分為左腔體和右腔體，臨時(shí)儲(chǔ)存罐的下腔體為漏斗形儲(chǔ)料倉(cāng)，儲(chǔ)料倉(cāng)的底部開(kāi)有出料口并配備有料斗開(kāi)關(guān)，左腔體內(nèi)左右交替設(shè)置有若干相互平行的下導(dǎo)流斜板，下導(dǎo)流斜板的端頭相對(duì)根部朝下傾斜，右腔體內(nèi)左右交替設(shè)置有相互平行的上導(dǎo)流斜板，上導(dǎo)流斜板的端頭相對(duì)根部朝上傾斜。粉料倉(cāng)的排氣孔通過(guò)連接軟管與左腔體頂部的進(jìn)氣口相連，右腔體頂部出氣口通過(guò)連接軟管與沉淀池相連。實(shí)現(xiàn)了粉塵的回收，節(jié)能環(huán)保。粉塵回收除塵裝置示意圖如圖2所示。1-粉料倉(cāng)2-粉塵回收除塵裝置3-沉淀池4-連接軟管圖2粉塵回收除塵裝置示意圖3.1.2斜皮帶落料除塵為減少在斜皮帶向骨料收集器投放過(guò)程中由于砂有一定的濕度會(huì)粘粘在皮帶上，導(dǎo)致會(huì)有少量砂灑落在骨料收集器之外。本設(shè)計(jì)在在斜皮帶與骨料收集器之間增加了擋料板與滾筒刷。滾筒刷安裝在斜皮帶機(jī)頂端滾筒下部，用于掃刷掉粘在膠帶上的砂；擋料板安裝在斜皮帶機(jī)與骨料收集器之間，用于將掃刷掉的砂重新回收到骨料收集器中。其結(jié)構(gòu)示意圖如3所示。圖3斜皮帶落料除塵結(jié)構(gòu)示意3.1.3平皮帶落料除塵為減少物料在由平皮帶向斜皮帶投放過(guò)程中出現(xiàn)的粉塵，本設(shè)計(jì)在平皮帶與斜皮帶連接處增加了防塵罩，使物料在投放過(guò)程中釋放的粉塵不易擴(kuò)散到大氣中。3.2混凝土運(yùn)輸過(guò)程中揚(yáng)塵防治針對(duì)在混凝土原材料和混凝土運(yùn)輸過(guò)程中極易出現(xiàn)揚(yáng)塵污染的現(xiàn)象，具體的防止措施如下：（1） 在運(yùn)輸水泥砂、石、土等易飛揚(yáng)物料時(shí)用蓬布覆蓋嚴(yán)密，并裝量適中。（2） 配備專(zhuān)用灑水車(chē)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)和運(yùn)輸便道等易產(chǎn)生粉塵的地段定時(shí)進(jìn)行灑水降塵，勤洗施工機(jī)械車(chē)輛，使產(chǎn)生的粉塵危害減至最小程度。（3） 在攪拌站附近設(shè)置車(chē)輛沖洗機(jī)，對(duì)運(yùn)輸車(chē)輛進(jìn)行除塵清理，最大限度降低粉塵污染。（灑水抑塵） （進(jìn)出現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛車(chē)輪清洗）圖4灑水抑塵、進(jìn)出現(xiàn)場(chǎng)車(chē)輛清洗應(yīng)用3.3生產(chǎn)混凝土過(guò)程中的廢水污染為杜絕混凝土生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣、廢水對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，需在攪拌站旁設(shè)置三級(jí)沉淀池，攪拌站廢水經(jīng)沉淀池三級(jí)沉淀后達(dá)標(biāo)排放或進(jìn)行水資源的重復(fù)利用。廢水流入沉淀池，第一季沉淀做污水的初次沉淀，將大顆粒的物質(zhì)通過(guò)重力沉降沉淀下來(lái)，經(jīng)沉淀后，通過(guò)污水溝排放上層清水到二級(jí)沉淀池；第二級(jí)沉淀用來(lái)做進(jìn)一步的沉淀，去除相對(duì)較小的顆粒物，待沉淀完全后，經(jīng)水溝將清水排放到三級(jí)沉淀池；第三級(jí)沉淀池是臨時(shí)存放經(jīng)過(guò)處理的清水；根據(jù)廢渣的沉淀量，不定期安排專(zhuān)人對(duì)每個(gè)沉淀池中的廢渣集中清理。圖5沉淀池效果圖4結(jié)語(yǔ)由于高原高寒地區(qū)溫度較低的氣候條件，這對(duì)混凝土的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸都產(chǎn)生了不良影響。文章從混凝土水化過(guò)程入手，通過(guò)分析混凝土水化對(duì)混凝土質(zhì)量影響的作用機(jī)理，并以此為根據(jù)提出對(duì)高原高寒條件下混凝土供應(yīng)保障措施的建議。同時(shí)，為了響應(yīng)國(guó)家的環(huán)保政策，在混凝土供應(yīng)過(guò)程中分析易產(chǎn)生環(huán)境污染的環(huán)節(jié)，提出了相應(yīng)的防治措施。參考文獻(xiàn)：(Re