清水混凝土在北京地鐵15號(hào)線工程中的應(yīng)用實(shí)例

　　北京地鐵15號(hào)線總體呈東西走向，西起海淀區(qū)西苑，東到順義區(qū)潮白河河?xùn)|地區(qū)。線路全長(zhǎng)45.8千米，其中地下線約32千米，高架線約13.8千米；新建車站21座，新建車輛段和停車場(chǎng)各1座。整個(gè)方案分一期和二期，一期工程線路全長(zhǎng)約38.3千米，從望京西站至順義區(qū)河?xùn)|站的一期工程率先開(kāi)始建設(shè)，于2009年4月破土動(dòng)工。

　　在地鐵工程中，對(duì)混凝土質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，特別是地上部分，不僅僅是強(qiáng)度滿足要求，而且要求外觀質(zhì)量好，顏色一致，無(wú)裂縫、氣泡。在地鐵工程中，地上部分主要是墩柱和箱梁，強(qiáng)度等級(jí)分別是C40F300和C50，北京住總商品混凝土中心主要供應(yīng)C40F300的墩柱混凝土，針對(duì)以上要求，進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)工作。

　　原材料選擇及配合比設(shè)計(jì)

　　清水混凝土，是指通過(guò)混凝土的本色和自身質(zhì)感，以及精心設(shè)計(jì)施工的外觀質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)美觀效果的現(xiàn)澆混凝土，所以，在原材料選擇過(guò)程中，不但要滿足相關(guān)的規(guī)范要求，還要注意以下兩點(diǎn)：（1）有利于提高混凝土硬化后的外觀質(zhì)量；（2）有利于改善混凝土拌和物的性能，便于施工，保證在施工過(guò)程中混凝土的工作性能。

　　1.選擇原材料

　　外加劑：在清水混凝土中，外加劑對(duì)混凝土的外觀質(zhì)量影響很大。所以在選用外加劑時(shí)，要著重考慮外加劑與水泥及摻和料的適應(yīng)性、保水性，能夠有效控制混凝土的坍落度損失。所選用的外加劑不能產(chǎn)生較大的氣泡，在混凝土中引入引氣劑時(shí)，應(yīng)該選用引入的氣泡直徑小且氣泡穩(wěn)定的引氣劑。考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)模板周轉(zhuǎn)比較快，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下混凝土的凝結(jié)時(shí)間宜控制在11小時(shí)左右，不易過(guò)長(zhǎng)。

　　由于施工時(shí)間為6～8月份，正值北京高溫季節(jié)，平均溫度達(dá)到35℃以上，所以，在選擇外加劑時(shí)，外加劑的性能指標(biāo)主要考察的是混凝土的抗壓強(qiáng)度，經(jīng)過(guò) 1小時(shí)、2小時(shí)混凝土的坍落度損失，保水性這3個(gè)方面，不同聚羧酸外加劑廠家的產(chǎn)品，對(duì)同一水泥的適應(yīng)性不同。通過(guò)5種聚羧酸外加劑的試驗(yàn)對(duì)比，優(yōu)選巴斯夫建材有限公司生產(chǎn)的聚羧酸及天津雍陽(yáng)生產(chǎn)的引氣劑，聚羧酸外加劑的減水率在26％左右，1小時(shí)混凝土坍落度無(wú)損失，引氣劑的摻量在0.5%，摻入混凝土后含氣量達(dá)到4％以上。

　　水泥：選用水泥時(shí)，要考慮到水泥本身的顏色、保水性，生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)能力，能否保證連續(xù)供應(yīng)，如果在整個(gè)工程還沒(méi)有完畢的情況下更換水泥，會(huì)造成顏色不一致。硬化后的混凝土不得泛堿，以免影響混凝土的外觀顏色，要選用低堿水泥。水泥選用冀東P·O42.5低堿水泥，堿含量0.44％，28天強(qiáng)度 52MPa，安定性合格。

　　集料：砂石的級(jí)配和粒形對(duì)混凝土的和易性影響比較大，應(yīng)選用級(jí)配比較好的Ⅱ區(qū)中砂，石子選用級(jí)配良好的碎石。由于工程中鋼筋比較密集，石子粒徑控制在 5mm～20mm，同時(shí)需要嚴(yán)格控制砂石中的含泥量及泥塊含量。

　　由于北京地區(qū)砂石料供應(yīng)緊張，質(zhì)量較好的天然砂資源非常緊張，即使找到了符合質(zhì)量要求的天然砂，也不能保證連續(xù)供應(yīng)。所以在砂的選擇方面，我們選用經(jīng)過(guò)水洗工藝的尾礦砂，該砂無(wú)風(fēng)化，在生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)水洗，基本上無(wú)石粉殘留，同時(shí)該砂顏色發(fā)青，與硬化后水泥的顏色非常接近，有利于提高混凝土的外觀質(zhì)量。該人工砂分為粗砂和細(xì)砂兩個(gè)品種，粗砂的細(xì)度模數(shù)在3.5左右，細(xì)砂的細(xì)度模數(shù)在1.9左右，通過(guò)一定的比例級(jí)配，使得細(xì)度模數(shù)穩(wěn)定在2.6左右，石粉含量3％，MB值0.8。石子選用三河機(jī)碎石，顏色泛青，5mm～20mm連續(xù)級(jí)配，針片狀l.8％，含泥量0.1％。

　　礦物摻合料：在混凝土中摻入礦物摻合料，目的是為了減少水泥用量，從而降低混凝土的水化熱，減小混凝土的收縮，增加混凝土的密實(shí)度?；炷撩軐?shí)度的提高，有利于提高混凝土的耐久性。選用礦物摻合料，除了要考慮其常規(guī)性能指標(biāo)以外，還要考慮其顏色及廠家的供應(yīng)能力。在選定廠家以后，摻合料顏色要保持均勻穩(wěn)定性，以免形成色差。

　　目前常用的礦物摻合料有粉煤灰和礦渣粉，粉煤灰選用I級(jí)粉煤灰，顏色泛青，有利于提高混凝土的外觀質(zhì)量，礦渣粉選用S95級(jí)礦粉。

　　2.配合比設(shè)計(jì)

　　在混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，首先要考慮的是強(qiáng)度和耐久性，同時(shí)要兼顧混凝土的和易性及澆筑時(shí)的坍落度。對(duì)配合比進(jìn)行優(yōu)化，保證良好的和易性、保水性，不離析泌水，坍落度損失小。

　　對(duì)混凝土外加劑的摻量及廠家的選擇，通過(guò)試驗(yàn)確定。對(duì)外加劑的要求，需要注意兩點(diǎn)，一是減水率高，與水泥的適應(yīng)性好；二是混凝土坍落度保留值良好。由于混凝土有F300的凍融要求，在混凝土中要適當(dāng)加入引氣劑，引氣劑的引入，對(duì)混凝土的強(qiáng)度有降低的趨勢(shì)，所以在配合比設(shè)計(jì)中，要適當(dāng)提高混凝土的強(qiáng)度富余系數(shù)，以彌補(bǔ)引氣劑帶來(lái)的強(qiáng)度損失?；炷翉?qiáng)度等級(jí)為C40F300，在配合比設(shè)計(jì)中，采用全計(jì)算法，確定w／c=0.37，sp=42％，單方用水量 170kg，調(diào)整水泥及摻合料的比例，根據(jù)混凝土的強(qiáng)度、和易性、坍落度損失等確定配合比。

　　在配合比確定后，當(dāng)原材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)，應(yīng)對(duì)配合比進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，需要驗(yàn)證的有以下幾點(diǎn)：

　　一是外加劑與水泥及摻合料的適應(yīng)性。由于樣品與實(shí)際供應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量可能存在一定的差異，所以外加劑進(jìn)場(chǎng)的時(shí)候不能單單檢測(cè)減水率，同時(shí)要查看試拌混凝土工作性及強(qiáng)度。

　　二是混凝土的坍落度保留值良好，這一點(diǎn)非常重要。由于在施工過(guò)程中，墩柱的施工速度比較慢，一車混凝土從出機(jī)到澆筑完畢，正常情況下需要1.5小時(shí)，所以要求混凝土的坍落度損失非常小。

　　三是混凝土的流動(dòng)性良好。在地鐵工程中，由于鋼筋比較密集，所以要求混凝土有良好的流動(dòng)性，若流動(dòng)性不好，振搗不到位時(shí)，容易形成蜂窩麻面，混凝土出機(jī)擴(kuò)展度在560mm～600mm比較適宜。

　　四是凝土出機(jī)時(shí)無(wú)明顯氣泡?；炷林杏写蟮臍馀?，在墩柱內(nèi)不容易排出，引氣劑所引入的氣泡都非常小，氣泡直徑小于2.5mm，當(dāng)有較大的氣泡時(shí)，容易影響結(jié)構(gòu)實(shí)體外觀。

　　生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制

　　為了確?；炷临|(zhì)量穩(wěn)定，我們采取了一系列質(zhì)量保證措施。

　?、賴?yán)格控制各種原材料的質(zhì)量，與試驗(yàn)過(guò)程中原材料的質(zhì)量保持一致，特別是粉煤灰和外加劑的質(zhì)量，進(jìn)行每車檢測(cè)，防止質(zhì)量發(fā)生波動(dòng)。

　?、诩訌?qiáng)混凝土的攪拌工藝。由于混凝土中反應(yīng)充分，混凝土的和易性反而不好，坍落度損失增大，攪拌時(shí)間過(guò)短則容易引起攪拌不均勻。通過(guò)實(shí)際生產(chǎn)及工程試驗(yàn)，確定合理的攪拌時(shí)間，不僅混凝土能夠得到充分?jǐn)嚢?，而且混凝土坍落度保留良好?/FONT>