谢济安，时成相
(1.广西大藤峡水利枢纽开发有限责任公司，广西 南宁 530299；
2.广西珠委南宁勘测设计院有限公司，广西 南宁 530007)
大藤峡水利枢纽右岸工程(以下简称“大藤峡右岸工程”)位于广西桂平，地处低纬地区，属于高温炎热地区，坝址处极端最高气温39.2℃，全年30℃以上气温天数一般为100～150 d，工程所处的高温环境容易导致混凝土运输过程中温度大幅回升。右岸工程的主体工程由厂房、泄水闸及挡水坝段和鱼道等建筑物组成，其混凝土浇筑自2020年4月开始，计划到2022年12月结束。该标段混凝土交接地点为已建左岸拌和系统出机口，需运输至右岸施工区，混凝土长距离运输温度控制要求高。如何控制长距离运输温度回升成为高温炎热地区大体积混凝土温度控制的重点和难点，对防止温度回升的措施及方案的研究具有重大的实际意义。
针对高温季节大体积混凝土施工运输过程中温度回升的问题，国内已有诸多研究成果。李恒等[1]提出了混凝土运输时车辆增加遮阳棚、保温被包裹并用冷水淋湿等措施，有效保证了搅拌运输车温度稳定。韩燕等[2]利用数值仿真方法分析了夏季浇筑的大坝混凝土的各种运输方式与运输时间对混凝土入仓温度的影响，计算出了混凝土浇筑过程温度回升情况。孙军哲等[3]、梅勇等[4]针对大坝大体积混凝土运输过程中的温度回升问题对不同运输方式的温度回升进行比较，证明汽车运输是导致入仓温度回升的关键所在。但目前相关研究主要侧重于分析混凝土长距离运输过程中的温度回升理论及建议措施[5-8]，尚缺少对于长距离运输防止混凝土温度回升的具体措施及实施结果对比。
本文将以大藤峡右岸工程主体工程为工程背景，依据实际的施工方案及设计思路，提出了长距离运输过程中的温控措施方案并进行现场实施，分析了高温环境下长距离运输改造设计对混凝土特性及力学参数的影响，同时针对改造前后的温升结果进行了比对分析。结果表明，本研究提出的混凝土运输过程中的各项优化改造可明显降低混凝土运输过程中的温度回升。
枢纽区位于北回归线附近，为亚热带季风气候区，年平均气温较高。主体工程基础块体大，约束作用强，施工过程中高标号、低级配混凝土用量大，混凝土初期水化热大且发热速率快。强约束区混凝土允许最高温度为30℃，高温季节混凝土入仓温控为12℃。
对出机口温度Tj和入仓温度Tr关系进行跟踪比对，分析认为长距离运输混凝土温度回升主要受到运输时间、运输环境温度Tq的影响[9]，影响公式如下：
Tr=Tj+(Tq-Tj)·ζ
(1)
式中ζ——运输过程中的温度回升率，该因子与运输过程管控密切相关。
目前大藤峡右岸工程为二级公路双向车道及三级公路双向车道，平均混凝土运距为6.5 km，道路限速30 km/h，表1为平均温度八月份平均气温28.2℃条件下的无遮阳自卸车混凝土运输过程温升特征，经统计可以发现，大藤峡右岸工程长距离运输的时间基本为30 min，长距离运输导致的温升值最大为7.5℃，最小值为5.6℃，平均值为6.4℃，假设出机口温度为8～10℃，如按无遮阳自卸车运输方式入仓温度为13.4～16.4℃，无法达到12℃的入仓要求。
表1 无遮阳自卸车运输混凝土温度回升统计分析
根据大藤峡高温季节的气温特征以及现有交通条件基础，要确保混凝土入仓温度满足12℃的设计标准，需在充分研究运输过程温度回升因素基础上，针对性地进行温度回升控制。
2.1 运输过程温度回升因素
a)环境温度对混凝土温度回升的影响。通常运输车外壳为钢板，钢板表面散热系数为1 000 kJ/(m2·d·℃)，导热系数几乎为混凝土的50倍，因此运输过程中混凝土气温回升值受到环境的影响较大。如表2所示不同材料的导热系数，根据朱伯芳[9]第三类边界的虚厚度d(式2)说明混凝土与空气接触时，当空气温度迅速变化，混凝土表面温度与气温变化一致，叠加较大的导热系数很容易导致高温条件下混凝土的温度回升，因此改装混凝土运输车，添加保温措施，可以明显降低高温环境对混凝土温度的影响。
表2 三种材料的导热系数
d=λ/β
(2)
b)混凝土运输厚度对温度回升的影响。进行保温时，混凝土内部的温升主要来源于水化热的热量作用，根据混凝土导热系数公式可知，混凝土厚度越小，内部热量聚集越少。因此在运输过程中将运输料进行分层运输，同时运输车内部安装冷空气循环，可以减小混凝土热量的聚集，几乎达到消除水化热内部的温度回升值。如按照10 min的运输距离计算，1.5 m厚度的混凝土温度回升值比0.8 m厚混凝土高0.5℃。
2.2 防止温度回升控制措施
基于上述运输过程温度回升因素分析可知，控制运输过程中混凝土的温度回升值可从运输车的保温设备加装、运输车的分层及制冷设备改造等方面入手,具体如下。
a)混凝土搅拌车。主要运用保温设备加装措施,6 m3混凝土搅拌车罐体内的叶片采用高强耐磨材料制作而成，焊接质量好，因为罐体采用笼装磨具制作，可以有效杜绝罐体偏心问题，而且都是经过先进的搅拌流畅仿真实验，采用双对数螺旋叶片，配合搅拌机及流动孔，解决了搅拌离析及前后堆积问题，容积利用率也很高，出料速度快，加之使用的是螺旋叶片，出料速度也很快，全车金属螺栓及固定管路都是防锈材质，再经过油漆的喷涂，更能有效的避免搅拌车短期内出现锈蚀的问题，有效的延长搅拌车的使用寿命。混凝土搅拌车滚筒外侧喷5 cm聚氨酯保温材料，需定期对聚氨酯保温材料进行检查、维护。
b)混凝土保温车。联合使用保温设备加装及制冷设备改造措施，9 m3混凝土保温车采用特制的19 m3罐体装载预冷混凝土(混凝土容量为9 m3)，罐体采用密封结构，材料具有良好的隔热性能，减少混凝土与外界空气的热量交换。车箱上自带冷冻机组，混凝土进料之前对保温车罐体内吹冷风，将罐体内温度降至0℃，保温车进料完毕即关闭进料门。卸料完毕即关闭卸料口，罐体内继续吹冷风，保持罐体内恒温，进入下一车循环。现场试验显示，1 h混凝土温升系统为1.3℃/h，综合运输过程温升幅度控制在1.7℃/h左右，保温效果良好。
c)改装保温车。联合使用保温设备加装及运输车分层措施，改装保温车由自卸车改装而成，货箱为前顶布置，在货箱顶部增加遮阳防雨装置，使顶盖完全关闭，车厢密闭，防止货物洒落和飞扬，起到良好的安全和环保作用。货箱侧部四周喷有聚氨酯保温材料，起保温、阻隔的作用，防止冷热空气对流，达到保温的作用。货箱增加分仓装置，将货箱分为前仓和后仓两部分，前后两仓容积一致，可实现按6 m3两次卸料。货箱后加装限流导板，在卸料过程中保持混凝土集中，防止混凝土太过分散溢出料斗造成浪费。据三峡工程的研究成果[10]，当气温在28～30℃时，有遮盖的自卸车混凝土温度回升仅1～3℃，而遮盖的混凝土回升2～5℃。
为保障混凝土长距离运输过程中各方面的改造既不影响混凝土的热学力学参数、质量性等又能保证混凝土回升温度最低，本次研究在技术实施完成后对混凝土温度指标进行了检验统计分析。
大藤峡右岸工程混凝土浇筑主要集中于2021年，该年度各部位浇筑总量达到116.9万m3混凝土，日强度为3 203 m3/d，没有发生车辆运输过程交通拥堵问题，30 min内均可从左岸拌合楼运送到达施工区。出机口温度Tj与入仓温度Tr差值ΔT反映运输过程温度回升值，统计了5—10月间相关数值变化，进行了长远距离运输改造前后对比，见表3、4。
表3 车辆改造前出机口温度与入仓温度差值统计 单位：℃
表4 车辆改造后出机口温度与入仓温度差值统计 单位：℃
由数字对比可知，未对运输方案的改造前，混凝土长距离运输会导致5℃左右的温度回升值，且天气最热的6—8月，入仓温度与出机口的平均差值为5.55℃，按表1所示最大回升值可以达到7.5℃。在进行混凝土运输方案的改造后，混凝土长距离运输会导致2℃左右的温度回升值，在最热的6—8月，入仓温度与出机口的平均差值为1.85℃。改造前后的平均差值为3.7℃，见图1。研究表明，运输车辆保温改装、运输车辆冷气安装和分层改造可以明显降低混凝土运输过程中的温度回升，对于高温季节下混凝土的温控防裂作用明显，可以有效降低后期混凝土施工过程中的温控压力。
图1 改造前后入仓温度与出机口温度差值ΔT变化
高温环境下，水泥水化快，对混凝土抗裂性能不利，在此前提下大藤峡右岸工程温控混凝土多选用中水化热P.O42.5普通硅酸盐水泥，适当增加Ⅰ级粉煤灰，对配合比进行了优化，同时采用了堆场初冷、风冷粗骨料、冷水拌和、加片冰拌和等组合方式控制混凝土出机口温度。混凝土从出机口到仓面，中途运输过程温控管理尤为关键。目前大藤峡右岸工程平均混凝土运距为6.5 km，基本能在30 min到达，因此通过缩短运输距离或者优化车辆调度输送方案，从而加快混凝土的运输速度的优化空间不大。故高温季节运输过程中对运输车辆采取保温、隔热以及遮阳等措施，以减少运输过程中温度回升。朱伯芳大体积混凝土绝热温升试验[11]给出了相似结论，当混凝土试件外面包裹保温层，对混凝土温升影响较小。张磊等[12]的研究也给出了相类似结论，相当浇筑温度下，浇筑过程的日气温变化对混凝土内部最高温度的影响仅有0.4℃，而运输过程高温和低温时段混凝土温度回升值可相差6℃，存在较大优化空间。大藤峡右岸工程防止温度回升控制措施主要作用分别是减少混凝土运输过程的环境影响、降低高温环境的气温倒灌作用、降低内部水化热作用的热量聚集，高温环境下运输过程中平均温度回升值低于2℃，效果明显。
本次研究以大藤峡右岸工程为背景，分析了高温条件下混凝土长距离运输防止温度回升的实施方案，得出以下结论。
a)主体工程混凝土浇筑量大，严格控制混凝土机口温度，是保证混凝土施工质量控制的第一步。
b)对运输车辆进行改装与喷涂保温材料，可降低混凝土升温幅度，高温环境下将混凝土的温度回升值从4.18℃降为1.85℃，降低了2.33℃的温度回升，保障了大藤峡混凝土低温浇筑技术规范要求。
c)入仓温度存在部分超温，优先选择在早晚及夜间运输浇筑混凝土，并在浇筑时进一步加强仓内冷却水管通水与喷雾等降温措施。
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