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1引言

對(duì)于混凝土施工項(xiàng)目來說，在混凝土的制備環(huán)節(jié)、施工環(huán)節(jié)以及養(yǎng)護(hù)環(huán)節(jié)所采用的方式，都將對(duì)混凝土的強(qiáng)度和抗?jié)B性產(chǎn)生影響。以青海省加定（青甘界）至海晏（西海）公路JX-3標(biāo)工程為例，分析高原地區(qū)氣候環(huán)境對(duì)相關(guān)工程混凝土強(qiáng)度和抗滲性的影響。

2工程概況

項(xiàng)目為青海省加定（青甘界）至海晏（西海）公路JX-3標(biāo)，位置位于青海省海北藏族自治州海晏縣，工程內(nèi)容為隧道土建工程。路線由特長(zhǎng)隧道中點(diǎn)穿越黑林埡口山脈，至馬蘭恩格烏蘇河?xùn)|側(cè)陡岸出洞，路線全長(zhǎng)為3200m。青海省海晏縣最高海拔為4583m，項(xiàng)目位于海拔3460m的位置。該地區(qū)全年平均氣溫為1.5℃，年降水量為400mm，頻繁發(fā)生風(fēng)沙、干旱、霜凍、冰雹等自然災(zāi)害。考慮到氣候環(huán)境會(huì)對(duì)混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性造成影響，為確保使用安全性和使用年限，需要對(duì)影響因素加以全面分析，并通過實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行驗(yàn)證。

3環(huán)境勘察

在土建項(xiàng)目中，施工現(xiàn)場(chǎng)的氣候環(huán)境所形成的水文地質(zhì)環(huán)境對(duì)混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性也存在一定的影響。故而在施工前，需要對(duì)當(dāng)?shù)赝临|(zhì)情況進(jìn)行全面勘察，確保施工設(shè)計(jì)方案的合理性、科學(xué)性。在該項(xiàng)目中，相關(guān)人員在施工前，應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境和自然環(huán)境進(jìn)行全面勘察。

3.1項(xiàng)目地質(zhì)環(huán)境主要特點(diǎn)

1）位于侵蝕構(gòu)造區(qū)，施工段海拔最高為3707m，最低為3350m，施工現(xiàn)場(chǎng)地形存在較大起伏，海拔落差為357m。2）隧道的進(jìn)口位置山體坡度6°～25°，固坡能力較差，邊坡穩(wěn)定。3）隧道出口山體坡角3°～15°，固坡能力較差，邊坡穩(wěn)定。4）施工區(qū)段地層巖性主要為含礫粉土、坡洪積層角礫、粉土、碎石、碎石層，第四系上更新統(tǒng)冰水堆積含礫粉土、角礫、含粉土碎石，三疊系上統(tǒng)下亞群礫巖、風(fēng)化砂巖，震旦系下統(tǒng)湟源群青石坡組風(fēng)化變砂巖、風(fēng)化板巖和風(fēng)化泥質(zhì)砂巖。

3.2水文地質(zhì)和氣候

該項(xiàng)目隧道施工區(qū)段氣候特征無霜期短、多風(fēng)少雨、寒長(zhǎng)暑短，冬季漫長(zhǎng)，日夜溫差較大。年平均氣溫為-0.3～3.5℃，最高氣溫24～29℃。極端最低氣溫-33℃，7月份為一年中最熱月份，平均氣溫12～14℃，1月份氣溫最低-15～-10℃，年平均降水量400～500mm。最大降水量560～690mm。6～9月降水量較大，相對(duì)濕度為61%～66%，年日照時(shí)長(zhǎng)2580～1750h，7月份日照時(shí)數(shù)最多，1月最少。平均凍土深度1.14～1.77m。在施工材料的運(yùn)輸方面，因?yàn)槌俏鞯缆纺昃檬?，?duì)于材料的運(yùn)輸不便，進(jìn)入冬季后大雪封山，所以需要提前準(zhǔn)備施工材料。此外，為確保在氣候環(huán)境影響下，混凝土施工質(zhì)量需要對(duì)其具體影響因素進(jìn)行分析，從而更好地確保施工質(zhì)量。

4試驗(yàn)方法

4.1宏觀性能測(cè)試

按照相關(guān)規(guī)定對(duì)混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性進(jìn)行測(cè)試，使用抗?jié)B儀對(duì)混凝土抗?jié)B性進(jìn)行測(cè)試，按照試驗(yàn)滲水高度對(duì)滲透系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，水壓控制在（0.8±0.05）MPa，計(jì)算公式見式（1）：Sk=mD2m2tH（1）式中，Sk為滲透系數(shù)；m為吸水率，通常取值0.03；Dm為滲水高度，mm；t為恒壓經(jīng)歷時(shí)間，h；H為壓力水頭，m。

4.2氣孔特征測(cè)試

混凝土孔結(jié)構(gòu)通過新攪拌混凝土含氣量和氣孔結(jié)構(gòu)分析表征，按照相關(guān)試驗(yàn)方法對(duì)新拌混凝土初始含氣量進(jìn)行測(cè)試。具體操作為將混凝土放置在測(cè)定儀中測(cè)定。分析氣孔結(jié)構(gòu)時(shí)的步驟：（1）對(duì)混凝土進(jìn)行預(yù)處理，將養(yǎng)護(hù)齡達(dá)28d混凝土切為20mm×100mm×100mm薄片，分別使用600目、800目、1000目、1500目、2000目砂紙反復(fù)打磨薄片，至鏡面觀察不到劃痕；（2）使用清洗器、無水乙醇進(jìn)行清洗，時(shí)間以10min為宜，并清除樣片表面和空隙中粉末，同時(shí)通過黑色墨水染色，墨水干燥后使用納米級(jí)碳酸鈣粉末填充空隙；（3）刮除多余粉末。值得注意的是，要按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)使用分析儀對(duì)氣孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，參數(shù)內(nèi)容包括含氣量、孔隙間距系數(shù)以及平均孔徑[1]。

5試驗(yàn)結(jié)果整理以及分析

5.1宏觀性能測(cè)試結(jié)果

5.1.1分析抗壓強(qiáng)度。在不同的養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，混凝土7d與28d的抗壓等級(jí)存在一定差異。在3組試驗(yàn)結(jié)果中，不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，MC組（試驗(yàn)大氣壓65.2kPa，相對(duì)濕度控制為20%±10%，溫度18~22℃）混凝土強(qiáng)度最低，SC組（試驗(yàn)大氣壓65.3kPa，相對(duì)濕度控制在95%，溫度-7~9℃）混凝土強(qiáng)度最高；相比于SC組，DC組（試驗(yàn)大氣壓103.2kPa，相對(duì)濕度控制在95%，溫度-7~9℃）7d養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，混凝土抗壓強(qiáng)度下降10.8%，28d養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，混凝土抗壓強(qiáng)度下降8.4%。通過初步分析，判斷為SC組與DC組因?yàn)橹脖画h(huán)境與氣壓的差異，導(dǎo)致混凝土氣孔結(jié)構(gòu)和含氣量發(fā)生變化，從而對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生影響。相比于SC組，MC組7d養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，混凝土強(qiáng)度下降36.2%，28d混凝土強(qiáng)度下降21.8%；而兩者制備環(huán)境、氣壓相同時(shí)，由于MC組為高原室外養(yǎng)護(hù)，故會(huì)因濕度低以及溫差大，所以對(duì)混凝土強(qiáng)度造成了影響。5.1.2分析抗?jié)B性?？?jié)B性能測(cè)試主要是針對(duì)混凝土抵御外界液體、氣體、有毒介質(zhì)能力，與抗?jié)B性能和抗腐蝕性、抗凍性、抗碳化性存在較大的關(guān)聯(lián)。通過測(cè)定后的數(shù)據(jù)整理見表1。表1數(shù)據(jù)說明，相比于SC組，DC組平均滲水高度提升8.8mm，約增加117%，滲透系數(shù)提升1.7×10-7mm·s-1，增幅約425%，MC組平均滲水高度提升18.7mm，約增加249%，滲透系數(shù)提升4.6×10-7mm·s-1，增幅約1150%。通過數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論：相比于SC組，DC組成型條件較好，但是因?yàn)橹苽鋾r(shí)易受氣壓因素影響，所以會(huì)導(dǎo)致氣孔結(jié)構(gòu)受到影響，因此引起混凝土內(nèi)部連通性也受到影響，從而造成其抗?jié)B性能發(fā)生變化；也就是說，在低濕度、大溫差條件下，混凝不僅會(huì)土水化不充足，還會(huì)因體積變化出現(xiàn)裂紋，從而導(dǎo)致內(nèi)部混凝土結(jié)構(gòu)受損，所以MC組混凝土抗?jié)B性最差。由此可知，在高原地區(qū)，通過相應(yīng)方式提升混凝土強(qiáng)度后，為確保其耐久性、抗?jié)B性達(dá)標(biāo)需要采取相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)方式，需避免混凝土內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，以更好地保障工程項(xiàng)目質(zhì)量和使用年限不受影響[2]。

5.2氣孔特征測(cè)試分析

5.2.1收集氣孔特征參數(shù)。通過含氣量測(cè)定儀器對(duì)不同環(huán)境下制備的混凝土含氣量進(jìn)行測(cè)定，應(yīng)用氣孔分析儀對(duì)不同養(yǎng)護(hù)環(huán)境中硬化混凝土的氣孔特征參數(shù)進(jìn)行分析（見表2）。通過參數(shù)分析可得出2個(gè)結(jié)論。1）在不同的制備環(huán)境下，混凝土初始含氣量DC組和MC組、SC組存在顯著差異，使用相同的原材料在平原環(huán)境中攪拌的混凝土含氣量相比于高原地區(qū)高1.1%，增幅21.3%。這主要是因?yàn)?，平原地區(qū)大氣壓高于高原地區(qū)，高原地區(qū)大氣壓僅為平原地區(qū)的64%。相關(guān)研究報(bào)告表明，空氣-溶液表面的張力會(huì)隨著氣壓的降低而提升，而空氣-溶液表面張力增加將導(dǎo)致混凝土內(nèi)氣泡的穩(wěn)定性變差，造成在低壓環(huán)境中攪拌的混凝土含氣量比較低。2）混凝土含氣量下降表明氣泡潤(rùn)滑作用下降，導(dǎo)致黏稠阻力提升，流動(dòng)性下降，坍落度下降，所以相比于MC組、SC組，DC組坍落度較高。5.2.2分析硬化后混凝土的氣孔特征結(jié)果。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可知，MC、SC組雖然初始含氣量相同，但是在不同的養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，氣孔參數(shù)發(fā)生變化，而MC組含氣量以及平均孔徑均存在顯著變化。與此同時(shí)，在分析氣孔孔徑的分布規(guī)律后，可總結(jié)有：（1）養(yǎng)護(hù)環(huán)境差異對(duì)混凝土的氣孔結(jié)構(gòu)及宏觀性能存在較大的影響，所以在高原地區(qū)進(jìn)行混凝土施工需要采取保濕和保溫措施；（2）在混凝土抗凍設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)低氣壓環(huán)境下氣泡損失加以充分考慮，并通過增加初始含氣量或者使用受氣壓影響比較小的引氣劑，從而提升混凝土的宏觀性能。

6結(jié)語

以青海省加定（青甘界）至海晏（西海）公路JX-3標(biāo)工程為例，對(duì)高原氣候環(huán)境下混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性影響進(jìn)行分析。在該項(xiàng)目中，由于施工環(huán)境氣溫低、氣壓低、濕度大，對(duì)混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性存在較大的影響，因此在實(shí)際施工前，需要對(duì)混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性進(jìn)行測(cè)試，選擇最為合理的施工方式和養(yǎng)護(hù)方式，從而確?；炷潦┕べ|(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

[1]何銳,王銅,陳華鑫,等.青藏高原氣候環(huán)境對(duì)混凝土強(qiáng)度和抗?jié)B性的影響[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2020（7）：29-41.

[2]熊羽.高原低溫環(huán)境下橋梁高性能混凝土的制備及性能研究[D].南京：東南大學(xué)，2017.

作者:袁孟 單位:中交二公局第三工程有限公司