客运专线耐久性混凝土施工技术探讨

1 工程概况

　　新建合肥至武汉客运专线1 标DK78+360~DK93+300 段,其中特大桥1 座、大桥2 座、中桥3 座、涵洞97 座, 总混凝土方量为53000m3, 根据设计要求结构物全部为耐久性混凝土。

　　满足混凝土结构的整体使用年限100 年, 在各种因素作用下使混凝土结构长期维持其应有功能, 是本工程的重要指标要求之一。

2 耐久性混凝土的特点

　　耐久性混凝土的特点有: 使用的原材料为水泥、砂、石、外加剂; 生产工艺过程在宏观上与普通混凝土一致; 掺入大量活性混合材料( 粉煤灰、磨细矿渣粉) 和专用复合外加剂; 养护要求高; 对施工单位的管理水平要求高。

　　耐久性混凝土既是以耐久性为基本要求, 在采用常规材料和工艺制造的水泥混凝土中掺入一定量的矿物掺和料和专用复合外加剂, 取用较低的水胶比和较少的水泥用量, 并在施工时采取严格的质量控制措施制备的满足力学性能要求并具有较高的耐久性能和良好的工作性能的混凝土。

3 高性能混凝土的质量控制

3.1 原材料选择

3.1.1 水泥

　　强度等级不低于42.5 级的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥, 比表面积不宜超过350m2/kg, 游离氧化钙含量不应超过1.5%, 水泥的碱含量不应超过0.6%, 水泥熟料中C3A 的含量不宜超过8% , 钢筋混凝土所用水泥的Cl- 含量不宜超过水泥重的0.2%( 钢筋混凝土) 和0.1%( 预应力混凝土) 。

3.1.2 细骨料的主要品质指标( 见表1)

　　采用粗细骨料为非碱活性的骨料。粗骨料级配优越、吸水率低、空隙率小、针片状颗粒含量低, 骨料为二级级配。细骨料为级配合理、质地均匀、坚固的天然中粗河砂, 细度模数为2.9。

3.1.3 粗骨料

　　最大公称粒径应不大于31.5mm, 且不宜超过钢筋保护层厚度的2/3, 不得超过钢筋最小间距的3/4。配制C50 及以上预应力混凝土时, 粗骨料最大公称粒径不应大于25mm, 粗骨料应采用二级配石; 当最大粒径为31.5mm 时, 5mm~10mm 粒级部分不宜少于25% ; 当最大粒径为25mm 时, 5mm~10mm 粒级部分不宜少于40%。

3.1.4 耐久性原材料

　　适量掺用规定品质的优质粉煤灰、磨细矿渣粉等矿物掺和料或复合矿物掺和料。粉煤灰的主要品质指标见表2, 磨细矿渣粉的主要品质指标见表3。

　　专用复合外加剂应具有减水率高、坍落度损失小、适量引

气、能细化混凝土孔结构、能明显改善或提高混凝土耐久性、与水泥有良好的适应性等性能。

3.2 配合比设计

　　本工程地处一般地区, 对不同部位混凝土的耐久性有不同要求: 基础、承台、墩台、涵洞、支承垫石、梁面纤维混凝土等重点是考虑其抗碳化、抗氯离子渗透性能、体积稳定性能、抗渗性能、耐腐蚀性能、抗碱—骨料反应性和抗裂性能; 预应力梁除上述要求外, 还考虑了徐变性能和抗压疲劳性能。为确保混凝土的耐久性能, 对工程所在地区进行了原材料调查, 并对质量进行了比选, 选用了质量稳定并有利于改善混凝土耐久性的要求的各种原材料。混凝土的耐久性能要求应符合表4 要求。

　　混凝土配合比设计要求在混凝土浇筑前至少90d 完成。当混凝土的原材料有改变时, 须重新设计配合比。

　　由于混凝土的耐久性指标检验周期较长, 考虑试验周期和可能出现的原材料变化等因素, 要求原材料均有备用种类, 提前进行不同组合材料间配合比的选定工作。

3.3 高性能混凝土施工控制

　　为确保高性能混凝土质量, 本工程混凝土采用集中拌合。搅拌、运输、振捣等设备根据拌合时间、搅拌能力、运输距离、浇筑数量、连续浇筑等因素进行综合配套。

　　混凝土施工要求按特殊工序的程序处理, 施工前先需进行工序能力验证, 检查人员、设备、工艺是否满足施工需要, 混凝土施工关键操作人员要求固定且振捣经验丰富, 并经培训合格。

3.3.1 原材料控制

　　实际使用的各种原材料必须与配合比设计相一致。材料进场后, 按材料控制程序进行登记, 并收集、保留相关资料。

　　所有原材料做到先检后用; 集料堆放场地先硬化、分仓, 后堆放原材料; 粗骨料按要求分级采购、分级运输、分级堆放、分级计量; 并对其检验状态进行标识; 胶凝材料、外加剂储存罐采用顶部搭设遮阳棚和四周棉被包裹防晒。

　　骨料在使用前必须进行筛洗, 严格控制含泥量、级配, 并用钢结构雨棚覆盖, 降低集料的含水量差异和温度。

3.3.2 拌合过程控制

　　依据试验配合比和施工配合比, 核查各种材料质量、搅拌设备系统及仪表精度。对微机控制搅拌站计量参数资料要及时分析, 动态校正计量。验证混凝土的和易性、可泵性、测试坍落度。

　　所有混凝土原材料均按照质量计量, 配料按配料单进行称量。混凝土搅拌工艺见图1。

　　搅拌时按上述投料顺序投料。每一搅拌阶段不少于30s, 总搅拌时间为3min。拌制第一盘混凝土时, 增加水泥和细骨料用量10%, 保持水胶比不变以便搅拌机持浆。操作手进行岗前培训, 持证上岗; 拌合时, 有技术人员在搅拌站全过程值班, 随时处理出现的各种情况。

3.3.3 运输及泵送过程控制

　　本工程混凝土运输采用混凝土输送泵泵送和混凝土搅拌车运输两种形式。

　　混凝土搅拌车通过施工道路运输, 要求保持运输混凝土的道路平坦畅通, 保证混凝土在运输过程中保持均匀性, 运到浇筑地点时不分层、不离析、不漏浆, 并具有要求的坍落度和含气量等工作性能。

　　混凝土的入模时间控制在搅拌后60min 内泵送完毕, 最长时间不超过1/2 混凝土初凝时间, 混凝土初凝时间由试验室根据施工气温试验确定, 并符合有关规范要求。在交通拥堵和气候炎热等情况下, 在保证混凝土性能前提下, 适当增加混凝土初始坍落度, 防止混凝土坍落度损失过大。

3.4 浇筑过程控制

　　浇筑混凝土前, 根据不同的结构断面尺寸、施工环境、施工条件做好浇筑方案, 包括浇筑起点、浇筑进展方向和浇筑厚度、振捣器具布置等。混凝土浇筑过程中, 严格按事先确定的浇筑方案施工。

　　浇筑混凝土前, 指定专人仔细检查钢筋保护层垫块的位置、数量及其紧固程度, 并作重复性检查, 以提高钢筋保护层厚度尺寸的质量保证率。构件侧面和底面的垫块至少应为4 个/m2, 绑扎垫块和钢筋的铁丝头不得伸入保护层内。清除模板内的各种杂物。

　　墩、台、预应力梁的混凝土浇筑采用整个平截面范围内水平分层进行浇筑, 浇筑间隙时间控制在90min 内, 混凝土的一次摊铺厚度控制在600mm 以内; 水下混凝土采用导管法进行浇筑。

　　浇筑时: 倾落高度小于2m 时, 采用自由倾落; 大于2m 时,用滑槽、串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土, 保证混凝土不出现分层离析现象。混凝土的浇筑需连续进行, 在浇筑过程中, 严格控制混凝土的均匀性和密实性。

3.5 振捣过程控制

　　墩身承台混凝土振捣采用插入式高频振动棒, 预应力混凝土梁采用侧振并辅以插入式振捣器振捣。

　　采用插入式高频振捣器振捣混凝土时, 宜采用垂直点振方式振捣, 每点的振捣时间以表面泛浆或不冒大气泡为准, 振捣时间一般控制在30s 以内, 避免过振。混凝土较粘稠时, 应加密振点分布。

　　在振捣混凝土过程中, 应加强检查模板支撑的稳定性和接缝的密合情况, 以防漏浆。振捣时不得碰撞模板、钢筋及预埋件。

4 裂纹控制

4.1 配制高性能混凝土, 选择合理浇筑工艺

　　通过配合比的优化设计, 优选出的混凝土配合比体积稳定性和抗裂性能最优, 具有低水化热、低收缩的特点。混凝土浇筑完毕后, 反复收光、抹平、压实, 直至混凝土具有一定的强度, 有效防止早期干缩裂纹的产生。

　　混凝土保护层采用小直径专用捣固棒振捣, 以此提高保护层混凝土的密实度, 增强混凝土抗裂性能,

4.2 控制温差裂纹, 加强混凝土养护

4.2.1 控制入模温度, 实施测温方案

　　采用拌合水中加碎冰的方法降低混凝土入模温度, 缩小结构内部、表面以及环境温度的差异。

　　计算混凝土理论最高温升值, 制定实体墩身、承台、梁体的测温方案, 对混凝土拌合物及水化热造成的升、降温监控, 绘制温度曲线图, 确定不同环境温度条件下需要布设冷却管的形式。当发现混凝土温度变化异常时, 立即报告, 分析原因, 采取相应措施。

4.2.2 加强养护控制

　　加强养护是控制温差、干缩等裂纹的重要措施。根据结构特点, 预制混凝土构件采用先蒸汽养护、后洒水自然养护的工艺, 现浇混凝土构件采用自然养护的工艺。

5 结束语

　　本标段混凝土工程于2006 年12 月结束, 混凝土质量满足各项技术指标的要求。在施工过程中应注重控制各个施工阶段的施工工艺, 使耐久性混凝土真正能够达到抗冻性、抗渗性、耐腐蚀性和体积稳定性的要求。

参考文献

　　[ 1] TZ210- 2005, 铁路混凝土工程施工技术指南[S].北京: 中国铁道出版社, 2005.

　　[ 2] TZ213- 2005, 客运专线铁路桥涵工程施工技术指南[S].北京: 中国铁道出版社, 2005.