客運(yùn)專線耐久性混凝土施工技術(shù)探討

1 工程概況

　　新建合肥至武漢客運(yùn)專線1 標(biāo)DK78+360~DK93+300 段,其中特大橋1 座、大橋2 座、中橋3 座、涵洞97 座, 總混凝土方量為53000m3, 根據(jù)設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)物全部為耐久性混凝土。

　　滿足混凝土結(jié)構(gòu)的整體使用年限100 年, 在各種因素作用下使混凝土結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期維持其應(yīng)有功能, 是本工程的重要指標(biāo)要求之一。

2 耐久性混凝土的特點(diǎn)

　　耐久性混凝土的特點(diǎn)有: 使用的原材料為水泥、砂、石、外加劑; 生產(chǎn)工藝過(guò)程在宏觀上與普通混凝土一致; 摻入大量活性混合材料( 粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉) 和專用復(fù)合外加劑; 養(yǎng)護(hù)要求高; 對(duì)施工單位的管理水平要求高。

　　耐久性混凝土既是以耐久性為基本要求, 在采用常規(guī)材料和工藝制造的水泥混凝土中摻入一定量的礦物摻和料和專用復(fù)合外加劑, 取用較低的水膠比和較少的水泥用量, 并在施工時(shí)采取嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施制備的滿足力學(xué)性能要求并具有較高的耐久性能和良好的工作性能的混凝土。

3 高性能混凝土的質(zhì)量控制

3.1 原材料選擇

3.1.1 水泥

　　強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5 級(jí)的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥, 比表面積不宜超過(guò)350m2/kg, 游離氧化鈣含量不應(yīng)超過(guò)1.5%, 水泥的堿含量不應(yīng)超過(guò)0.6%, 水泥熟料中C3A 的含量不宜超過(guò)8% , 鋼筋混凝土所用水泥的Cl- 含量不宜超過(guò)水泥重的0.2%( 鋼筋混凝土) 和0.1%( 預(yù)應(yīng)力混凝土) 。

3.1.2 細(xì)骨料的主要品質(zhì)指標(biāo)( 見(jiàn)表1)

　　采用粗細(xì)骨料為非堿活性的骨料。粗骨料級(jí)配優(yōu)越、吸水率低、空隙率小、針片狀顆粒含量低, 骨料為二級(jí)級(jí)配。細(xì)骨料為級(jí)配合理、質(zhì)地均勻、堅(jiān)固的天然中粗河砂, 細(xì)度模數(shù)為2.9。

3.1.3 粗骨料

　　最大公稱粒徑應(yīng)不大于31.5mm, 且不宜超過(guò)鋼筋保護(hù)層厚度的2/3, 不得超過(guò)鋼筋最小間距的3/4。配制C50 及以上預(yù)應(yīng)力混凝土?xí)r, 粗骨料最大公稱粒徑不應(yīng)大于25mm, 粗骨料應(yīng)采用二級(jí)配石; 當(dāng)最大粒徑為31.5mm 時(shí), 5mm~10mm 粒級(jí)部分不宜少于25% ; 當(dāng)最大粒徑為25mm 時(shí), 5mm~10mm 粒級(jí)部分不宜少于40%。

3.1.4 耐久性原材料

　　適量摻用規(guī)定品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉等礦物摻和料或復(fù)合礦物摻和料。粉煤灰的主要品質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表2, 磨細(xì)礦渣粉的主要品質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表3。

　　專用復(fù)合外加劑應(yīng)具有減水率高、坍落度損失小、適量引

氣、能細(xì)化混凝土孔結(jié)構(gòu)、能明顯改善或提高混凝土耐久性、與水泥有良好的適應(yīng)性等性能。

3.2 配合比設(shè)計(jì)

　　本工程地處一般地區(qū), 對(duì)不同部位混凝土的耐久性有不同要求: 基礎(chǔ)、承臺(tái)、墩臺(tái)、涵洞、支承墊石、梁面纖維混凝土等重點(diǎn)是考慮其抗碳化、抗氯離子滲透性能、體積穩(wěn)定性能、抗?jié)B性能、耐腐蝕性能、抗堿—骨料反應(yīng)性和抗裂性能; 預(yù)應(yīng)力梁除上述要求外, 還考慮了徐變性能和抗壓疲勞性能。為確?；炷恋哪途眯阅? 對(duì)工程所在地區(qū)進(jìn)行了原材料調(diào)查, 并對(duì)質(zhì)量進(jìn)行了比選, 選用了質(zhì)量穩(wěn)定并有利于改善混凝土耐久性的要求的各種原材料?；炷恋哪途眯阅芤髴?yīng)符合表4 要求。

　　混凝土配合比設(shè)計(jì)要求在混凝土澆筑前至少90d 完成。當(dāng)混凝土的原材料有改變時(shí), 須重新設(shè)計(jì)配合比。

　　由于混凝土的耐久性指標(biāo)檢驗(yàn)周期較長(zhǎng), 考慮試驗(yàn)周期和可能出現(xiàn)的原材料變化等因素, 要求原材料均有備用種類, 提前進(jìn)行不同組合材料間配合比的選定工作。

3.3 高性能混凝土施工控制

　　為確保高性能混凝土質(zhì)量, 本工程混凝土采用集中拌合。攪拌、運(yùn)輸、振搗等設(shè)備根據(jù)拌合時(shí)間、攪拌能力、運(yùn)輸距離、澆筑數(shù)量、連續(xù)澆筑等因素進(jìn)行綜合配套。

　　混凝土施工要求按特殊工序的程序處理, 施工前先需進(jìn)行工序能力驗(yàn)證, 檢查人員、設(shè)備、工藝是否滿足施工需要, 混凝土施工關(guān)鍵操作人員要求固定且振搗經(jīng)驗(yàn)豐富, 并經(jīng)培訓(xùn)合格。

3.3.1 原材料控制

　　實(shí)際使用的各種原材料必須與配合比設(shè)計(jì)相一致。材料進(jìn)場(chǎng)后, 按材料控制程序進(jìn)行登記, 并收集、保留相關(guān)資料。

　　所有原材料做到先檢后用; 集料堆放場(chǎng)地先硬化、分倉(cāng), 后堆放原材料; 粗骨料按要求分級(jí)采購(gòu)、分級(jí)運(yùn)輸、分級(jí)堆放、分級(jí)計(jì)量; 并對(duì)其檢驗(yàn)狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)識(shí); 膠凝材料、外加劑儲(chǔ)存罐采用頂部搭設(shè)遮陽(yáng)棚和四周棉被包裹防曬。

　　骨料在使用前必須進(jìn)行篩洗, 嚴(yán)格控制含泥量、級(jí)配, 并用鋼結(jié)構(gòu)雨棚覆蓋, 降低集料的含水量差異和溫度。

3.3.2 拌合過(guò)程控制

　　依據(jù)試驗(yàn)配合比和施工配合比, 核查各種材料質(zhì)量、攪拌設(shè)備系統(tǒng)及儀表精度。對(duì)微機(jī)控制攪拌站計(jì)量參數(shù)資料要及時(shí)分析, 動(dòng)態(tài)校正計(jì)量。驗(yàn)證混凝土的和易性、可泵性、測(cè)試坍落度。

　　所有混凝土原材料均按照質(zhì)量計(jì)量, 配料按配料單進(jìn)行稱量?；炷翑嚢韫に囈?jiàn)圖1。

　　攪拌時(shí)按上述投料順序投料。每一攪拌階段不少于30s, 總攪拌時(shí)間為3min。拌制第一盤混凝土?xí)r, 增加水泥和細(xì)骨料用量10%, 保持水膠比不變以便攪拌機(jī)持漿。操作手進(jìn)行崗前培訓(xùn), 持證上崗; 拌合時(shí), 有技術(shù)人員在攪拌站全過(guò)程值班, 隨時(shí)處理出現(xiàn)的各種情況。

3.3.3 運(yùn)輸及泵送過(guò)程控制

　　本工程混凝土運(yùn)輸采用混凝土輸送泵泵送和混凝土攪拌車運(yùn)輸兩種形式。

　　混凝土攪拌車通過(guò)施工道路運(yùn)輸, 要求保持運(yùn)輸混凝土的道路平坦暢通, 保證混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中保持均勻性, 運(yùn)到澆筑地點(diǎn)時(shí)不分層、不離析、不漏漿, 并具有要求的坍落度和含氣量等工作性能。

　　混凝土的入模時(shí)間控制在攪拌后60min 內(nèi)泵送完畢, 最長(zhǎng)時(shí)間不超過(guò)1/2 混凝土初凝時(shí)間, 混凝土初凝時(shí)間由試驗(yàn)室根據(jù)施工氣溫試驗(yàn)確定, 并符合有關(guān)規(guī)范要求。在交通擁堵和氣候炎熱等情況下, 在保證混凝土性能前提下, 適當(dāng)增加混凝土初始坍落度, 防止混凝土坍落度損失過(guò)大。

3.4 澆筑過(guò)程控制

　　澆筑混凝土前, 根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)斷面尺寸、施工環(huán)境、施工條件做好澆筑方案, 包括澆筑起點(diǎn)、澆筑進(jìn)展方向和澆筑厚度、振搗器具布置等。混凝土澆筑過(guò)程中, 嚴(yán)格按事先確定的澆筑方案施工。

　　澆筑混凝土前, 指定專人仔細(xì)檢查鋼筋保護(hù)層墊塊的位置、數(shù)量及其緊固程度, 并作重復(fù)性檢查, 以提高鋼筋保護(hù)層厚度尺寸的質(zhì)量保證率。構(gòu)件側(cè)面和底面的墊塊至少應(yīng)為4 個(gè)/m2, 綁扎墊塊和鋼筋的鐵絲頭不得伸入保護(hù)層內(nèi)。清除模板內(nèi)的各種雜物。

　　墩、臺(tái)、預(yù)應(yīng)力梁的混凝土澆筑采用整個(gè)平截面范圍內(nèi)水平分層進(jìn)行澆筑, 澆筑間隙時(shí)間控制在90min 內(nèi), 混凝土的一次攤鋪厚度控制在600mm 以內(nèi); 水下混凝土采用導(dǎo)管法進(jìn)行澆筑。

　　澆筑時(shí): 傾落高度小于2m 時(shí), 采用自由傾落; 大于2m 時(shí),用滑槽、串筒、漏斗等器具輔助輸送混凝土, 保證混凝土不出現(xiàn)分層離析現(xiàn)象?；炷恋臐仓柽B續(xù)進(jìn)行, 在澆筑過(guò)程中, 嚴(yán)格控制混凝土的均勻性和密實(shí)性。

3.5 振搗過(guò)程控制

　　墩身承臺(tái)混凝土振搗采用插入式高頻振動(dòng)棒, 預(yù)應(yīng)力混凝土梁采用側(cè)振并輔以插入式振搗器振搗。

　　采用插入式高頻振搗器振搗混凝土?xí)r, 宜采用垂直點(diǎn)振方式振搗, 每點(diǎn)的振搗時(shí)間以表面泛漿或不冒大氣泡為準(zhǔn), 振搗時(shí)間一般控制在30s 以內(nèi), 避免過(guò)振?；炷凛^粘稠時(shí), 應(yīng)加密振點(diǎn)分布。

　　在振搗混凝土過(guò)程中, 應(yīng)加強(qiáng)檢查模板支撐的穩(wěn)定性和接縫的密合情況, 以防漏漿。振搗時(shí)不得碰撞模板、鋼筋及預(yù)埋件。

4 裂紋控制

4.1 配制高性能混凝土, 選擇合理澆筑工藝

　　通過(guò)配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì), 優(yōu)選出的混凝土配合比體積穩(wěn)定性和抗裂性能最優(yōu), 具有低水化熱、低收縮的特點(diǎn)?；炷翝仓戤吅? 反復(fù)收光、抹平、壓實(shí), 直至混凝土具有一定的強(qiáng)度, 有效防止早期干縮裂紋的產(chǎn)生。

　　混凝土保護(hù)層采用小直徑專用搗固棒振搗, 以此提高保護(hù)層混凝土的密實(shí)度, 增強(qiáng)混凝土抗裂性能,

4.2 控制溫差裂紋, 加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)

4.2.1 控制入模溫度, 實(shí)施測(cè)溫方案

　　采用拌合水中加碎冰的方法降低混凝土入模溫度, 縮小結(jié)構(gòu)內(nèi)部、表面以及環(huán)境溫度的差異。

　　計(jì)算混凝土理論最高溫升值, 制定實(shí)體墩身、承臺(tái)、梁體的測(cè)溫方案, 對(duì)混凝土拌合物及水化熱造成的升、降溫監(jiān)控, 繪制溫度曲線圖, 確定不同環(huán)境溫度條件下需要布設(shè)冷卻管的形式。當(dāng)發(fā)現(xiàn)混凝土溫度變化異常時(shí), 立即報(bào)告, 分析原因, 采取相應(yīng)措施。

4.2.2 加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)控制

　　加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)是控制溫差、干縮等裂紋的重要措施。根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn), 預(yù)制混凝土構(gòu)件采用先蒸汽養(yǎng)護(hù)、后灑水自然養(yǎng)護(hù)的工藝, 現(xiàn)澆混凝土構(gòu)件采用自然養(yǎng)護(hù)的工藝。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　本標(biāo)段混凝土工程于2006 年12 月結(jié)束, 混凝土質(zhì)量滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的要求。在施工過(guò)程中應(yīng)注重控制各個(gè)施工階段的施工工藝, 使耐久性混凝土真正能夠達(dá)到抗凍性、抗?jié)B性、耐腐蝕性和體積穩(wěn)定性的要求。

參考文獻(xiàn)

　　[ 1] TZ210- 2005, 鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南[S].北京: 中國(guó)鐵道出版社, 2005.

　　[ 2] TZ213- 2005, 客運(yùn)專線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南[S].北京: 中國(guó)鐵道出版社, 2005.