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风力和空气相对湿度对不同强度等级混凝土浇筑后性能的影响

发布于：2022-10-12 14:10:12 来自：建筑结构/混凝土结构 [复制转发]

引言

气象条件对混凝土施工质量的影响不容忽视，有关标准和规范均对混凝土的浇筑施工条件做了规定，但边界含糊，且没有考虑不同强度等级混凝土施工分别适宜的气象条件。为此，本文考虑施工单位对施工质量和施工效率的需求，针对上海市的气象条件，开展了上海市气象条件对不同强度等级混凝土施工后性能影响的试验研究，希望有关结果对混凝土材料制备和混凝土材料施工单位有所借鉴。

1上海市气象条件及对混凝土施工的影响

根据统计，上海地区30年基本气象情况见表1。

由于濒临东海，气象受海洋作用明显，上海地区的四季交替明显，气象较为温和湿润，春秋两季时间较短，冬夏时间较长，年平均气温16℃。5月到10月的平均气温维持在20～30℃，全年的大部分降雨主要集中在夏季的汛期。春秋两季时常有大风，根据上海市气象局的统计，上海全年风力等级在5级以上的天数达40天，降雨等级在5级以上的天数达35天。

为更好地把握上海市不良气象条件对于混凝土工程现场施工的影响，对上海市工程管理规范分析，得知在不良气象环境下，导致上海市工程停工的主要气象原因包括以下几点：

（1）大风天气影响导致停工。当施工场地遇到6级及以上风力天气时，为保证工人安全，不得进行户外悬挂与高空作业；5级以上风力天气时，应禁止调运作业，即高层混凝土工程必须停止；6级以上大风伴随大雨时，对工地脚手架及其他工作设备进行管理与专门验收，工地必须全部停工，以保障施工安全。

（2）严寒季节和降大暴雨导致停工。当日平均气温连续5天低于5℃，或单日最低气温低于0℃，应停止混凝土工程，或必须采取冬期施工措施才可施工；5级以上降雨，混凝土工程应该停止大范围施工；连续大雨过后应及时对工地现场设备进行全方位检查，确保没有滑脱、解扣等不安全因素；施工现场温度过低时，应停止混凝土的浇筑，并对已浇筑混凝土采取保温养护措施。

（3）高温天气导致停工。上海市规定，当施工现场气温超过35℃而又无法采取降温措施时，应立即停止当前施工作业；同时，对已浇筑混凝土采取降温养护措施，确保工程质量。

土木工程的施工效率决定了经济效益。上海市市域面积超过600平方公里，每个区域的气候条件不尽相同，而且当前应用的混凝土，其强度等级从C20至C120甚至更高的都有。为更加精准地为上海市及长三角地区提供合理的施工理论指导以及技术支撑，需要对影响上海地区工程施工的气象因素，如大风、干燥天气、炎热季节的高温环境、冬季低温环境以及降雨等不良气象因素对混凝土工程的具体影响进行定量研究，并提出精准化的气象指导。篇幅所限，本文针对上海市气象条件特点，就风力和空气相对湿度的影响开展了研究。

2风力的影响及应对措施

风力对混凝土施工工程的影响在于：

（1）加速混凝土表面部分的水分蒸发速率；

（2）冲击混凝土表面，尤其是携砂的大风对混凝土表面的吹磨作用更强。

材料被吹蚀破坏的严重程度计算见式（1）：

C_R=Av^b（1）

式中，CR—材料受损程度；v—冲蚀质流速，m/s；A、b为常数，与材料本身的性能有关。

对于土木工程现场的施工环境，风力往往是平行于混凝土表面进行破坏的。风级大小与风速的对应关系，以及风力对陆地地面物体的影响见表2。

在空气温度20℃，相对湿度为90%，而风力不同的情况下，浇筑的混凝土其在不同风级下的水分蒸发率见表3。

由表3可知，即使在相对湿度为90%的空气中养护，混凝土中的水分仍然有相当部分会蒸发掉，C30、C40和C50这3个普通强度等级混凝土水分蒸发率要远高于C80和C120超高强混凝土；风力对混凝土中水分蒸发率的影响不容小觑，9级大风甚至会使C30混凝土损失近一半的水分（无风情况下仅蒸发掉不超过15%的水分），收缩开裂的机会大大增加。

这是因为，强度等级越低的混凝土，其内部孔隙率越大，孔径越粗，连通性越强，因而水分蒸发越容易。因此，对于不同强度等级的混凝土，可采用区别化应对措施，如6级风的天气，即使相对湿度较高，也不应该浇筑中、低强度等级的混凝土，或者不得已必须浇筑的话，一定要采取覆盖措施或掺加内养护剂[7]措施，以防水分过快蒸发。

3空气相对湿度的影响及应对措施

空气RH对混凝土施工质量的影响在于：（1）空气RH越低，混凝土表面水分蒸发速率越快，塑性收缩开裂和硬化后干燥收缩开裂可能性越大；（2）空气RH越低，混凝土表面水分蒸发速率越快，混凝土强度后期强度增长率越低。

无风情况下，环境温度为20℃时，养护环境空气RH对混凝土强度及其收缩的影响见表4。