山區(qū)高性能混凝土施工控制要點

黃解放

隨著貴(陽)廣(州)客運專線、長(沙)昆(明)客運專線等穿越云南、貴州、湖南山區(qū)的高速鐵路工程的開工建設(shè),山區(qū)高性能混凝土的施工控制中遇到的問題也逐一被關(guān)注。山區(qū)高性能混凝土施工最顯著的特點就是施工環(huán)境較為復(fù)雜、混凝土拌合的原材料較為困難、現(xiàn)代化管理的手段應(yīng)用受限制等。

本文根據(jù)某山區(qū)高速鐵路項目的施工經(jīng)驗,對高性能混凝土的施工控制要點進(jìn)行了論述,對類似工程有一定的借鑒意義。

1高性能混凝土的原材料控制

1.1 原材料選擇標(biāo)準(zhǔn)

(1)水泥選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥,不宜使用早強(qiáng)水泥。

(2)細(xì)骨料應(yīng)選用級配合理、質(zhì)地均勻堅固、吸水率低、空隙率小的潔凈天然中粗河砂(細(xì)度模數(shù)2.6～3.0)。山區(qū)因河道運輸較為困難,公路、鐵路運輸費用高昂,為控制施工成本,山區(qū)高性能混凝土一般選用質(zhì)量符合《鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南》(鐵建設(shè)【2010】241號6.3.3)要求的采用專門機(jī)組生產(chǎn)的人工砂。隨著我國工程建設(shè)的迅猛發(fā)展,天然中粗河砂作為不可再生資源,其可供選擇的范圍越來越小,其質(zhì)量管理和控制難度加大,天然砂的開采對環(huán)境破壞較大。由碎石生產(chǎn)的人工機(jī)制砂作為河砂的替代品,可較好地解決資源匱乏的難題,又可降低工程造價,可謂一舉兩得。

(3)粗骨料應(yīng)選用級配合理、粒形良好、質(zhì)地均勻堅固、線脹系數(shù)小的潔凈碎石,也可采用碎卵石或卵石,不宜采用砂巖碎石,不得使用具有堿—碳酸鹽反應(yīng)活性的骨料。粗骨料的最大公稱粒徑不宜超過鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度的2/3,且不得超過鋼筋最小間距的3/4。粗骨料采用兩級或多級配,其松散堆積密度大于1500kg/m3,緊密空隙率宜小于40%,吸水率小于2%(用于干濕交替或凍融循環(huán)下的混凝土應(yīng)小于1%)。

目前,我國粗骨料的生產(chǎn)水平仍較為落后,大部分碎石加工廠仍是由分散的小采石場生產(chǎn),采用鄂式破碎機(jī)或中小型圓錐破碎機(jī)進(jìn)行生產(chǎn),由于破碎腔容量小和主要以擠壓方式為主,自破碎能力弱,生產(chǎn)的碎石粒徑不均勻、基本粒形差、含泥量高、針片狀含量高(大于20%)。為確保高速鐵路混凝土質(zhì)量,鐵道部要求使用年產(chǎn)量在100萬m3以上的大型采石場的產(chǎn)品,采用大型圓錐破碎機(jī)及中、細(xì)碎反擊式破碎機(jī)組成的二級破碎,取得能滿足要求的碎石。

(4)礦物摻和料應(yīng)選用品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品。礦物摻和料的品種宜為粉煤灰、磨細(xì)粉煤灰、磨細(xì)礦渣粉或硅灰。高速鐵路高性能混凝土一般采用品質(zhì)穩(wěn)定的粉煤灰,C50以下的混凝土宜采用國標(biāo)Ⅰ級或Ⅱ級粉煤灰,但燒失量不大于0.5%,細(xì)度不大于20%;C50及以上的混凝土宜采用國標(biāo)Ⅰ級,但燒失量不大于3%。

礦粉作為高性能混凝土的礦物外加劑,較高的比表面積、適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)組成和較好的顆粒對提高混凝土性能十分有利。但比表面積增大,將增加礦粉生產(chǎn)成本,增大早期水化熱;而礦粉的化學(xué)礦物組成與生產(chǎn)原料、工藝及淬冷工藝相關(guān),控制難度較大。

(5)拌和用水可采用飲用水和無明顯異味的天然水。用拌和用水和蒸餾水(或符合國家標(biāo)準(zhǔn)的生活飲用水)進(jìn)行水泥凈漿試驗所得的水泥初凝時間差及終凝時間差均不得大于30min,其初凝和終凝時間尚應(yīng)符合水泥國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

(6)外加劑應(yīng)采用減水率高、坍落度損失小、適量引氣、質(zhì)量穩(wěn)定、能明顯提高混凝土耐久性能的產(chǎn)品。外加劑與水泥之間應(yīng)有良好的相容性。

1.2 原材料儲存與管理

高速鐵路高性能混凝土一般要求采用集中拌合,拌和站占地一般為20～25畝,采用具有自動計量HSZ90以上的兩臺強(qiáng)制式拌和機(jī),一般配置6個粉料儲料罐,分別儲存水泥、粉煤灰、礦粉(各2罐、以保證使用材料為已經(jīng)檢驗合格材料),液體外加劑均采用罐裝自動計量添加。

骨料堆場應(yīng)事先進(jìn)行硬化處理,料倉應(yīng)設(shè)置遮雨棚等遮擋措施,并設(shè)置必要的排水條件以防止料倉積水。按要求分級采購、分級運輸、分級堆放、分級計量。水泥、礦物摻和料等采用散料倉分別存儲。水泥儲裝水泥過程中,采取措施降低水泥的溫度或防止水泥升溫。為確保礦粉、粉煤灰、水泥等粉劑的材料可追溯性,一般要求采用駐場簽裝。

混凝土原材料進(jìn)場后,對原材料的品種、規(guī)格、數(shù)量以及質(zhì)量證明書等進(jìn)行驗收核查,并按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定取樣和復(fù)驗。經(jīng)檢驗合格的原材料方可進(jìn)場。對于檢驗不合格的原材料,按有關(guān)規(guī)定清除出場。及時建立“原材料管理臺帳”,臺帳內(nèi)容包括進(jìn)貨日期、材料名稱、品種、規(guī)格、數(shù)量、生產(chǎn)單位、供貨單位、“質(zhì)量證明書”編號、“復(fù)試檢驗報告”編號及檢驗結(jié)果等?！霸牧瞎芾砼_帳”填寫正確、真實、項目齊全。

混凝土用水泥、礦物摻和料等采用散料倉分別存儲。水泥儲裝水泥過程中,采取措施降低水泥的溫度或防止水泥升溫。為確保礦粉、粉煤灰、水泥等粉劑的材料可追溯性,一般要求采用駐場簽裝。

2混凝土拌合控制

2.1 施工配合比調(diào)整

混凝土批量生產(chǎn)前,應(yīng)根據(jù)試驗室配比和大堆料的級配、含水量換算施工生產(chǎn)配比。根據(jù)拌和站計量精度允許波動值確定施工生產(chǎn)配比的允許波動值。為確保施工配比的輸入的準(zhǔn)確性和嚴(yán)肅性,宜對試驗人員和拌和站操作手分別授權(quán),由試驗人員輸入施工配比,由拌和站操作手根據(jù)配比進(jìn)行拌合操作。

2.2 原材料稱量誤差控制

混凝土原材料應(yīng)嚴(yán)格按照施工配合比要求進(jìn)行準(zhǔn)確稱量,稱量最大允許偏差應(yīng)符合下列規(guī)定(按重量計):膠凝材料(水泥、礦物摻和料等)±1%;外加劑±1%;粗、細(xì)骨料±2%;拌和用水±1%。為保證拌合設(shè)備的計量準(zhǔn)確,除每隔半年請有相關(guān)資質(zhì)的質(zhì)量監(jiān)督單位校驗并出具合格證書外,施工單位還應(yīng)在每次混凝土拌合前進(jìn)行計量系統(tǒng)的自行校驗,每周在監(jiān)理監(jiān)督下進(jìn)行一次校驗。

2.3 投料、攪拌方法

為保證高性能混凝土質(zhì)量均勻、顏色一致,具有良好的流動性、黏聚性和保水性,采用二次投料法進(jìn)行拌合,流程如下。

投入全部粉料(細(xì)骨料+水泥+超細(xì)摻和料)→攪拌均勻30s→(加入所需用水量+液體外加劑)→砂漿充分?jǐn)嚢?0s→投入粗骨料→繼續(xù)攪拌至均勻60s?？倲嚢钑r間不小于120s,也不宜超過180s。

因二次投料法攪拌時間比普通混凝土攪拌時間較長,有些施工單位為提高工效,盲目地減少攪拌時間或采取一次投料法進(jìn)行攪拌,攪拌出的混凝土?xí)霈F(xiàn)和易性較差和混凝土強(qiáng)度較低等現(xiàn)象。為確保高性能混凝土施工質(zhì)量,二次投料法必須嚴(yán)格執(zhí)行且攪拌時間和順序必須保證。

3高性能混凝土的施工階段控制

3.1 混凝土運輸

應(yīng)采用混凝土運輸車運送混凝土,確保澆筑工作連續(xù)進(jìn)行。運輸混凝土過程中,對運輸設(shè)備采取保溫隔熱措施,防止局部混凝土溫度升高(夏季)或受凍(冬季)。采取措施防止水份進(jìn)入運輸容器或蒸發(fā),嚴(yán)禁在運輸過程中向混凝土內(nèi)加水。

山區(qū)施工條件普遍較差,因地勢影響,施工便道較長,從拌合站到施工工點的運輸時間以半個小時為宜。為確?；炷吝\輸順暢,便道修建宜按山區(qū)三級公路修建標(biāo)準(zhǔn)修建,對軟基地段進(jìn)行加固,路面盡可能用混凝土硬化,可起到一勞永逸的效果。

3.2 混凝土澆筑

(1)澆筑混凝土前,檢查鋼筋保護(hù)層墊塊的位置、數(shù)量及其緊固程度。構(gòu)件側(cè)面和底面的墊塊至少為4個/m2,綁扎墊塊和鋼筋的鐵絲頭不得伸入保護(hù)層內(nèi)。

(2)混凝土入模前,測定混凝土的溫度、坍落度和含氣量等工作性能,只有拌和物性能符合設(shè)計或配合比要求的混凝土方可入模澆筑。

(3)混凝土澆筑時的自由傾落高度不得大于2m;當(dāng)大于2m時,采用滑槽、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。

(4)混凝土的澆筑采用分層連續(xù)推移的方式進(jìn)行,泵送混凝土的一次攤鋪厚度不宜大于600mm,間隙時間不得超過90min,不得隨意留置施工縫。

(5)應(yīng)按事先規(guī)定的工藝路線和方式振搗混凝土,在混凝土澆筑過程中及時將澆筑的混凝土均勻振搗密實,不得隨意加密振點或漏振,每點的振搗時間以表面泛漿或不冒大氣泡為準(zhǔn),一般不宜超過30s,避免過振。不得將振搗棒放在拌和物內(nèi)平拖,也不得用插入式振搗棒平拖驅(qū)趕下料口處堆積的混凝土拌和物。

3.3 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土振搗完成后,盡量減少暴露時間,并用塑料薄膜緊密覆蓋混凝土暴露面,防止表面水分蒸發(fā)。暴露面保護(hù)層混凝土初凝前后,卷起塑料薄膜,用抹子搓壓表面至少二遍,使之平整后再次覆蓋,注意覆蓋物不要直接接觸混凝土表面,直至混凝土終凝為止。

混凝土養(yǎng)護(hù)期間注意采取保溫措施,防止混凝土表面溫度受環(huán)境因素影響(如曝曬、氣溫驟降等)而發(fā)生劇烈變化。大體積混凝土施工前應(yīng)制定嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)方案,控制混凝土內(nèi)外溫差滿足設(shè)計要求。當(dāng)設(shè)計無要求時,大體積混凝土內(nèi)外溫差不宜超過20℃。

3.4 高性能混凝土的質(zhì)量檢驗

一般采用下述方法對實體混凝土質(zhì)量進(jìn)行檢驗。

(1)用肉眼或放大鏡觀察實體混凝土結(jié)構(gòu)表面是否存在非外力裂縫。當(dāng)混凝土表面出現(xiàn)非外力裂縫時,普通混凝土結(jié)構(gòu)表面的裂縫最大寬度不得大于0.20mm,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)不得出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。

(2)采用無損檢測方法進(jìn)行混凝土保護(hù)層厚度的檢測(當(dāng)對混凝土保護(hù)層厚度檢測結(jié)果有懷疑時,可采用局部破損的方法進(jìn)行復(fù)核,復(fù)核結(jié)束后對破損部位進(jìn)行及時修復(fù)),檢驗結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計要求。

(3)采用手提式混凝土滲透性測定儀測定結(jié)構(gòu)表層混凝土56d齡期時抗水的滲透性,要求測定值不低于設(shè)計規(guī)定值或設(shè)定值(當(dāng)設(shè)計無要求時),后者需在實驗室通過對比試驗確定。

(4)依據(jù)TB10426-2004對鉆芯取樣的具體要求,在現(xiàn)澆混凝土實體結(jié)構(gòu)上隨機(jī)鉆芯抽取混凝土芯樣。測定實體混凝土的電通量。測定結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計規(guī)定。

(5)在混凝土的試件成型后標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)生至56d齡期時,進(jìn)行抗凍性、抗?jié)B性、抗壓疲勞強(qiáng)度、Cl-滲透電通量試驗。

2011年7月23日溫州動車事故后,社會對高速鐵路的施工質(zhì)量更加關(guān)注,為確保山區(qū)高性能混凝土的施工萬無一失,需從原材料控制、施工過程控制和管理環(huán)節(jié)加強(qiáng)。