耐久性混凝土外觀質(zhì)量控制探索
青藏鐵路對高原多年凍土區(qū)混凝土提出了特殊的耐久性要求，青藏鐵路作為西部大開發(fā)的第三大標志性建筑工程，中鐵二局在施工的橋、隧中嚴格從原材料、配合比選定、拌合、運輸、澆注、養(yǎng)護、拆模等施工工序來控制耐久性混凝土的內(nèi)實及外觀質(zhì)量，取得了良好的效果。......
關(guān)鍵詞： 耐久性混凝土 外觀質(zhì)量 控制
1 前言
青藏高原氣候惡劣， 年平均氣溫1．6 ℃， 極端最高氣溫26．5 ℃， 極端最低氣溫- 35．9 ℃， 空氣稀薄，氣壓低。在如此惡劣的氣候條件下， 控制好耐久混凝土的外觀質(zhì)量是一個非常艱巨的任務(wù)， 本文思想認為混凝土的施工過程控制至關(guān)重要， 現(xiàn)就這一思想淺談耐久性混凝土的外觀質(zhì)量控制。
2 工程概況
由中鐵二局青藏鐵路工程指揮部施工的重點工程有羊八井隧道群及線路跨堆龍曲的大橋、特大橋。以我指揮部一項目部已施工完畢的DIK1925 + 870 堆龍曲1 號特大橋為例： 橋墩、橋臺內(nèi)部質(zhì)量均勻密實，不存空洞、露筋、露骨、蜂窩、麻面、裂縫等缺陷，表面無漏漿、沙面、脫皮、無受凍痕跡等現(xiàn)象， 每平方米氣泡不超過20 個， 而且表面光潔度好， 工作縫線條順直。以此工程為例， 對以下耐久性混凝土的外觀質(zhì)量控制要點進行說明。
3 工藝流程
見圖3 - 1。
4 控制要點
4．1 原材料控制
4.1.1 水泥： 水泥是混凝土中的膠結(jié)材料， 質(zhì)量的好壞直接影響混凝土強度及外觀質(zhì)量。我部每到達一批水泥， 物資科均以書面的材料進場通知單通知試驗室， 并附上進場水泥的合格證， 由試驗室按規(guī)定取樣復(fù)檢， 復(fù)檢合格后才投入使用。每個月由監(jiān)理工程師組織試驗室、物資科不定期抽查水泥庫房的堆碼及是否存有過期結(jié)塊的不合格產(chǎn)品， 如發(fā)現(xiàn)問題立即整改和將不合格產(chǎn)品清除出場， 為了防止水泥和混凝土的有關(guān)添加劑中堿性氧化物質(zhì)與砂中活性二氧化硅等物質(zhì)在常溫、常壓下緩慢反應(yīng)生成堿硅膠后吸水膨脹導(dǎo)致混凝土破壞。我部優(yōu)先選用西藏高爭P·O32．5R 和甘肅祁連山P·O32.5R 低堿水泥， 經(jīng)按批抽樣復(fù)檢，其安定性、強度、細度、凝結(jié)時間、堿含量符合GB175 - 1999 的規(guī)定。
4.1.2 粗細骨料： 粗細骨料的級配好壞、粒徑的大小、含泥量的多少以及堿活性都直接影響耐久性混凝土的耐久性指標及外觀質(zhì)量。因此， 我部在材料調(diào)查后， 選用了羊八井及堆龍曲的砂石料場， 經(jīng)檢測各項指標符合TB10210 - 2001 的規(guī)定。見表4．1．2 - 1、表4．1．2 - 2
4.1.3 外加劑：由于青藏高原的特殊地理環(huán)境和惡劣的氣候條件，對混凝土的耐久性要求很高，我部使用了由鐵科院、蘭鐵院、鐵一院、中南大學共同研制的DZ系列低溫早強耐腐蝕外加劑，它的主要性能表現(xiàn)在：a 、顯著發(fā)送混凝土的和易性，b、形成合理的孔結(jié)構(gòu)，c 、實現(xiàn)負溫早強但不影響后期強度，d、顯著改善混凝土的耐久性能，e 、對凍土層的熱撓動小。
在使用過程中，我部每使用100t 外加劑進行一次自檢，內(nèi)容包括：減水率、混凝土的坍落度及其損失、含氣量、泌水率、凝結(jié)時間等。經(jīng)按批抽檢驗，該外加劑質(zhì)量長期穩(wěn)定，符合GB8076 - 1997、JC475 - 92 以及《青藏鐵路高原凍土區(qū)混凝土耐久性技術(shù)條件》規(guī)定的耐久性指標。
4.1.4 拌合水和養(yǎng)護用水：我部所用低溫早強耐久性混凝土拌合及養(yǎng)護用水為堆龍曲河水，一般每月進行一次水質(zhì)分析，遇洪水季節(jié)，每月進行兩次水質(zhì)分析，以保證拌合及養(yǎng)護水的質(zhì)量，并且水中有害物質(zhì)的含量不超過表4．1．4 的規(guī)定。
4.2 配合比的選定
4.2.1 配合比的確定：配合比的初步確定根據(jù)現(xiàn)行行
業(yè)標準《普通混凝土配合比設(shè)計》J GJ55 - 2000 及青藏總指[2002 ]88 號文件進行。C15～C25 混凝土初步配合比見表4．2．1 - 1。經(jīng)過試拌調(diào)整，確定配合比見表4．2．1 - 2。
4.2.2 配合比檢驗
?。?） 強度檢驗
按上述配合比制作6 組150mm3 的立方體試件，其中3 組成型后即置于標準養(yǎng)護室養(yǎng)護，另外3 組在20 ℃的環(huán)境中靜置2 小時后送入- 20 ℃的低溫冰柜中養(yǎng)護14 天，之后再轉(zhuǎn)入標準養(yǎng)護室養(yǎng)護21 天，至總齡期35 天時試壓，結(jié)果見表4．2．2 - 1。
從上表可以看出，標養(yǎng)強度值大于設(shè)計強度值，負溫試驗強度值大于標養(yǎng)強度值。結(jié)論：該配合比的強度指標合格。
?。?） 抗凍等八項指標檢驗
按上述配合比制作成型八項耐久性指標試件，并按規(guī)定養(yǎng)護至齡期，送到青藏鐵路耐久性混凝土試驗中心檢驗，結(jié)果見表4．2．2 - 2。
從表七可以看出：該配合比八項耐久性指標檢驗合格，并且在施工使用中，拌合物性能很好，能滿足設(shè)計與施工現(xiàn)場的要求。
5 耐久性混凝土的拌合過程控制
?。?） 拌合站采用具有自動計量上料系統(tǒng)的強制式攪拌機攪拌混凝土，并且對計量設(shè)備進行定期標定，標定合格后才投入使用，以保證計量的準確性。
?。?） 拌合之前，由試驗人員在砂石料倉分別取樣測定其含水率，并根據(jù)理論配合比隨時調(diào)整施工配合比，計算拌制每盤混凝土所需各種材料的用量，并以施工配料通知單的形式發(fā)給拌合站負責人。
?。?） 外加劑使用袋裝法計量。由于外加劑摻量的準確與否直接影響耐久性混凝土的性能，為了保證外加劑摻量的準確性，由試驗室按照理論配合比計算出每盤混凝土的外加劑用量，用臺稱稱量后裝入塑料袋，并且不定期對外加劑的分裝重量進行抽查。
?。?） 攪拌時間。由試驗室對拌合時間的控制做了專項試驗，最終得出結(jié)論：攪拌時間控制在2．5～3 分鐘的混凝土和易性及各項指標達到最佳。
?。?） 拌合溫度?；炷恋暮瑲饬颗c攪拌時混凝土的溫度有關(guān)，經(jīng)過在不同溫度條件下的對比試驗，混凝土溫度應(yīng)控制在10 ℃左右含氣量最佳。因此在低溫時，拌合站采用了熱水拌合混凝土的方法。但是，當加熱水溫超過60 ℃時，應(yīng)改變攪拌投料順序，即先向攪拌機中投入骨料和已加熱的水，攪拌均勻后再投入水泥、外加劑等摻合料。
?。?） 每次混凝土拌合開始后，由試驗室對出機后的混凝土各項技術(shù)指標進行檢測，內(nèi)容包括：混凝土的坍落度及半小時損失、混凝土的含氣量及半小時損失、泌水率（0．5 小時） ，并按規(guī)定制作試件。
6 耐久性混凝土的運輸
（1） 混凝土的運輸采用混凝土罐車運送。在運輸過程中，罐體以2～4r/min 的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，以防止混凝土離析和水份過多散失，出料前應(yīng)以常速攪拌20～30s后用中速旋轉(zhuǎn)卸料。
?。?） 為了避免在運輸過程中因路線長而影響含氣量，因此在運輸過程中采用了少裝快運、少停留、少倒運等方法來減少混凝土的含氣量及坍落度損失。并且施工現(xiàn)場報檢時間必須準確，以免混凝土運到現(xiàn)場后不能及時灌注，造成混凝土拌合物性能改變，從而影響耐久性混凝土外觀質(zhì)量。
7 耐久性混凝土的澆注過程控制
?。?） 在澆筑混凝土前，結(jié)構(gòu)物基底應(yīng)清理干凈，基坑內(nèi)有水時應(yīng)采取防排水措施，將模板和鋼筋清干凈，并在模板上均勻地涂抹脫模劑。
?。?） 混凝土澆筑前，在施工現(xiàn)場檢測混凝土的含氣量及坍落度，并填寫耐久性混凝土拌合過程檢查表。
?。?） 混凝土澆筑時，采用滑槽、串筒、漏斗等器具，使混凝土的出口到承接面之間的高度不大于2m ，以保證混凝土的質(zhì)量。
?。?） 混凝土澆筑時，分層進行，其厚度根據(jù)混凝土的拌制能力、運輸、澆筑速度、振搗能力和結(jié)構(gòu)要求等條件來決定，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，分層厚度控制在30 ～50cm 之內(nèi)。
?。?） 澆筑涵洞基礎(chǔ)、承臺、墩身等大體積混凝土時，澆筑速度不宜過快，以免水泥水化產(chǎn)生的水化熱過度集中，致使混凝土內(nèi)外溫差太大而造成溫差裂縫。
?。?） 混凝土的澆筑應(yīng)連續(xù)進行。當因故間歇時，其間歇時間應(yīng)根據(jù)環(huán)境溫度、水泥性能、水灰比和外加劑類型等條件通過試驗確定。當允許間歇時間已超過時，應(yīng)按澆筑中斷處理，同時留置施工縫，并作記錄。施工縫的平面應(yīng)與結(jié)構(gòu)的軸線相垂直，施工縫處應(yīng)埋入適量的接茬片石、鋼筋或型鋼，并使其體積露出混凝土外一半左右。當混凝土施工縫處接續(xù)澆筑新混凝土時，應(yīng)符合下列規(guī)定： 前層混凝土的強度不得小于1．2MPa ，應(yīng)鑿除施工縫處的水泥砂漿薄膜、松動石子或松動混凝土層，并將雜物清除干凈，但不得存有積水。新混凝土澆筑前，宜在橫向施工縫處先鋪一層厚約15mm 且與混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂漿（豎向施工縫處可刷一層水灰比為0．3 左右的薄水泥漿） ，或鋪一層厚約30cm 的混凝土，其粗骨料宜比新澆筑混凝土減少10 % ，然后再接續(xù)澆筑新層混凝土。施工縫處的新層混凝土應(yīng)搗實。
?。?） 混凝土的振搗采用插入式振搗器時，以混凝土不再沉落，表面出現(xiàn)浮漿為度，時間宜控制在40～60s之間，并且插入點應(yīng)距模板5～10cm ，不能碰撞鋼筋和預(yù)埋件，移動間距控制在作用半徑的1．5 倍以內(nèi)。插入下層混凝土內(nèi)的深度控制在5～10cm。
8 耐久性混凝土的養(yǎng)護
混凝土澆筑完畢后，養(yǎng)護工作至關(guān)重要，按照耐久混凝土的養(yǎng)護要求，分為拆模前和拆模后兩階段養(yǎng)護。
8.1 拆模前養(yǎng)護
（1） 混凝土澆筑后，必須及時在鋼模外包裹遮陽布，并立即覆蓋混凝土表面，進行保溫保濕養(yǎng)護。當氣溫較高時（10 ℃以上） ?；炷两Y(jié)構(gòu)物早期養(yǎng)生采用補水養(yǎng)生，即對澆注完的混凝土（包括沒有拆模的結(jié)構(gòu)物） 表面包裹一層蓄水物質(zhì)（如麻袋、棉被等） ，用塑料薄膜包裹封閉，在養(yǎng)護期間，需對蓄水物質(zhì)定時注水以保證持續(xù)濕潤狀態(tài)，養(yǎng)生時間不得少于14 天，并且盡可能延長養(yǎng)生時間以確?；炷猎缙谒|(zhì)量；當氣溫較低時（5 ℃以下） ，為確保低溫條件下混凝土結(jié)構(gòu)物的養(yǎng)護質(zhì)量，采取封閉式養(yǎng)護工藝，養(yǎng)護時間不少于28 天；嚴格控制混凝土的養(yǎng)護溫度不低于混凝土外加劑規(guī)定的最低適用溫度，當環(huán)境溫度低于- 5 ℃時，應(yīng)采取保溫措施（如用干棉被覆蓋） ，直至混凝土的強度達到臨界抗凍強度，并不得對混凝土灑水。混凝土達到臨界抗凍強度所需養(yǎng)護時間見表8.1。
（2） 在混凝土拆模前的養(yǎng)護過程中，應(yīng)選擇有代表性的混凝土結(jié)構(gòu)部位定時測定澆筑后混凝土表面和內(nèi)部的溫度，其溫差應(yīng)符合設(shè)計要求，當無設(shè)計要求時，溫差不宜超過15 ℃。
8.2 拆模后養(yǎng)護
混凝土結(jié)構(gòu)物拆模后，應(yīng)迅速采用帆布（對預(yù)制件） 或塑料布（現(xiàn)場結(jié)構(gòu)） 等材料將露出的混凝土表面覆蓋，進行養(yǎng)護，當采用塑料布覆蓋養(yǎng)護時，塑料布內(nèi)應(yīng)具有凝結(jié)水，養(yǎng)護不得少于14 天，并應(yīng)經(jīng)常檢查。拆模后灑水包裹嚴密，建議包裹養(yǎng)護時間不少于2 個月。
9 耐久性混凝土的拆模
（1） 拆模時強度應(yīng)符合設(shè)計要求，當設(shè)計未要求時應(yīng)符合下列規(guī)定：
①側(cè)模應(yīng)在混凝土強度達到臨界抗凍強度以上，且其表面及棱角不因拆模而受損時方可拆除；
②底模應(yīng)符合混凝土強度規(guī)定后方可拆除；
?、坌灸；蝾A(yù)留孔洞的內(nèi)模應(yīng)在混凝土強度能保證構(gòu)件或孔洞表面不發(fā)生塌陷和裂縫時，方可拆模。
?。?） 拆模宜按立模順序逆向進行，不得損傷混凝土，并減少模板破損。拆模后的混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)在混凝土達到100 %的設(shè)計強度后，方可承受全部設(shè)計荷載。
10 結(jié)束語
耐久性混凝土的外觀質(zhì)量控制關(guān)鍵是混凝土各施工過程的控制，采取合理有效的措施是獲得優(yōu)良的混凝土外觀質(zhì)量的有力保障。實踐證明，在施工中嚴格控制原材料，嚴格按配合比施工（我部所用配合比每立方混凝土總堿含量不超過3kg ，有效控制了堿—骨料反應(yīng)） ，并且在混凝土拌合、運輸、搗固及養(yǎng)護過程上嚴格把關(guān)，就能保證耐久性混凝土結(jié)構(gòu)物光潔度好，氣泡少，獲得良好的內(nèi)實和外觀質(zhì)量。
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