高性能混凝土在客運專線的應用探討

摘#8195;要 本文基于筆者近年從事鐵路施工技術(shù)的相關(guān)工作經(jīng)驗，以鐵路高性能混凝土施工技術(shù)為研究對象，分析了施工設計中所涉及到的一系列關(guān)鍵技術(shù)。

關(guān)鍵詞 高性能混凝；施工；質(zhì)量控制

中圖分類號 TU 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)012-0127-01

由于客運專線鐵路建設標準高、技術(shù)要求高、質(zhì)量目標高，特別是對混凝土結(jié)構(gòu)的抗碳化銹蝕、抗氯鹽銹蝕、抗凍融破壞、抗裂性、抗堿—骨料反應、抗化學侵蝕、抗磨蝕等長期性能的指標和控制、檢測要求進行了嚴格規(guī)定。在“鐵建設”《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標準》中對工程施工質(zhì)量的定義是：“包括其在安全、使用功能及其耐久性能、環(huán)境保護等方面的特征總和”，由此可見，高性能混凝土是客運專線材料發(fā)展的必然趨勢。但是，客運專線施工過程中的管理環(huán)節(jié)多、影響因素多，配合比設計不合理、管理不到位等任一因素的影響都將導致由于混凝土性能不能滿足而達不到客運專線的技術(shù)標準和技術(shù)

要求。

1 高性能混凝土定義及特性

高性能混凝土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基混凝土中摻入一定量的礦物摻合料和專用復合外加劑，取用較低的水膠比和較少的水泥用量，并在施工時采取嚴格質(zhì)量控制措施制備、滿足力學性能要求、具有較高耐久性和良好工作性的混凝土。與普通混凝土相比，高性能混凝土的生產(chǎn)和施工并不需要特殊的工藝，但是在各工藝環(huán)節(jié)中普通混凝土不敏感的因素，高性能混凝土卻會很敏感，因而需要更為嚴格的控制和管理。高性能混凝土主要具備如下性能。

1）高性能混凝土必須具有一定的強度和高抗?jié)B能力。強度指標不一定是具有高強度，只是要求滿足特定需求，《客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件》中將高性能混凝土強度規(guī)定為滿足混凝土結(jié)構(gòu)耐久性要求的最低強度。

2）高性能混凝土的使用壽命長。在我國中長期鐵路發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃及設計規(guī)范將高速鐵路設計使用年限分成3個級別，客運專線一般要求混凝土結(jié)構(gòu)安全使用年限為50年～100年，這是常規(guī)混凝土很難達

到的。

3）具有良好的工作性。高工作性是高性能混凝土必須具備的首要條件，即高流動性、高抗分離性、高間隙通過性、高填充性、高密實性、高穩(wěn)定性。

4）在凝結(jié)硬化過程中和硬化后的體積穩(wěn)定性，水化熱低，不產(chǎn)生微細裂縫，徐變小，硬化后期收縮變形小。

2 施工工藝及要點

2.1 原材料要求

1）水泥：水泥的流變性比強度更重要，要求與外加劑相容性好。主要技術(shù)指標包含：比表面積、80 μm方孔篩篩余、游離氧化鈣含量、堿含量、熟料中的C3A含量、氯離子含量。

2）細骨料：細骨料主要指標包含：顆粒級配、細度模數(shù)、堅固性、吸水率、有害物質(zhì)含量（含泥量、泥塊含量、云母、輕物質(zhì)、有機物、硫化物及硫酸鹽等）、堿活性、人工砂或混合砂的壓碎指標。

3）粗骨料主要指標包含：最大粒徑、級配、吸水率、巖石抗壓強度或壓碎指標、堅固性、有害物質(zhì)含量。

4）拌和用水主要技術(shù)指標包含：pH值、不溶物、氯離子含量、硫酸鹽含量、堿含量。

5）化學外加劑：外加劑具有高度分散水泥顆粒、消除絮凝結(jié)構(gòu)的作用，也使混凝土的水膠比突破理論水膠比成為現(xiàn)實，甚至能大大低于理論水膠比而不必擔心工作性不良。

6）摻合料：礦物摻合料選用品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品，根據(jù)工程環(huán)境及經(jīng)濟條件選擇粉煤灰、磨細粉煤灰、磨細礦渣粉或硅灰等。

2.2 配合比設計

高性能混凝土的配合比設計與普通混凝土相比，有相似之處，也有不同點。主要不同在于以下幾點：①對原材料的品質(zhì)要求不同。由于混凝土耐久性的需要，高性能混凝土在與耐久性相適應的原材料品質(zhì)比普通混凝土有所提高；②混凝土設計強度的取值不同。普通混凝土的設計強度主要為了滿足結(jié)構(gòu)荷載效應的需求，而高性能混凝土的設計強度尚需滿足環(huán)境效應下混凝土耐久性設計強度的需求；③高性能混凝土增加了抗裂性對比試驗要求。高性能混凝土要求進行配合比間的抗裂性能對比試驗，以選擇在標準條件下抗裂性能相對較好的配合比用于施工；④高性能混凝土增加了在各種環(huán)境作用下耐久性的要求。處于不同環(huán)境的高性能混凝土分別有抗?jié)B性、抗氯離子滲透性、抗凍性、耐蝕性和耐磨性等要求，配合比試驗時除拌和物性能和力學性能外，尚需對其中的一種或多種(根據(jù)設計要求)進行耐久性試驗；⑤配合比設計試驗周期不同。由于有耐久性要求，高性能混凝土的配合比設計周期往往要比普通混凝土長1～2個月。

2.3 混凝土澆筑

混凝土入模前，采用專用儀器測定其溫度、坍落度、含氣量、水膠比及泌水率等工作性能，符合要求后方可澆筑，混凝土入模溫度控制在5 ℃~30 ℃?；炷翝仓r的自由傾落高度不得大于2 m，當大于2 m時，采用滑槽、串筒、漏斗等器具輔助輸送，防止出現(xiàn)分層離析?；炷翝仓捎梅謱舆B續(xù)推移方式，澆筑間隙不得超過1.5 h，不得隨意留置施工縫。一次攤鋪厚度不得大于60 cm（泵送時）或40 cm（非泵送時），澆筑豎向結(jié)構(gòu)混凝土前，底部先澆筑5 cm~10 cm厚水泥砂漿。在炎熱季節(jié)澆筑混凝土時，避免模板和新澆混凝土直接受陽光照射，保證混凝土入模前鋼筋和模板的溫度不大于40 ℃。在低溫條件下（當晝夜平均氣溫低于5℃或最低氣溫低于-3℃時）澆筑混凝土時，采取防凍措施，并保證新澆筑混凝土與鄰接的已硬化混凝土或巖土介質(zhì)之間的溫差不大于15 ℃。預應力混凝土梁采取快速、穩(wěn)定、連續(xù)、可靠的方式一次澆筑成型，每片梁的澆筑時間不應超過6 h，最長不超過混凝土初凝時間。澆筑過程中，隨時、隨機取樣制作強度和彈模試件，其中箱梁混凝土試件應從底板、腹板及頂板分別取樣。

3 施工質(zhì)量控制

3.1 施工前控制

對水泥、骨料、礦物摻合料、外加劑等原材料的產(chǎn)品合格證及出廠質(zhì)量檢驗報告進行核查，并對原材料的質(zhì)量進行復檢，合格后方可進行混凝土配合比試驗。

設計多種配合比作為擬試驗配合比，并對擬試驗配合比混凝土的總堿含量和氯離子含量進行計算。由各種原因帶入混凝土中的總堿含量不得超過3.5 kg/m3，氯離子總量不得超過膠凝材料總重的0.10 %（鋼筋混凝土）或0.06 %（預應力鋼筋混凝土）。對擬試驗配合比混凝土的拌合物性能、力學性能進行試驗，并對其抗裂性進行對比試驗，最后對混凝土進行耐久性試驗。當所有檢驗結(jié)果均滿足要求后，對應的試驗配合比才能作為施工配合比。

3.2 施工過程控制

在混凝土拌制和澆筑過程中，按要求進行型式檢驗和日常檢驗。在施工初始階段，對混凝土抗凍性、抗?jié)B性及電通量進行抽檢，不滿足要求時采取措施糾正。施工過程中，若更換水泥、外加劑、礦物摻合料等主要原材料，要重新進行混凝土配合比選定試驗。對用于施工過程控制或質(zhì)量檢驗的混凝土強度和耐久性抽檢試件，應從同一盤混凝土或同一車運送的混凝土中取出，并在與現(xiàn)場相同的條件下成型。采取自然養(yǎng)護的混凝土，試件在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護到規(guī)定齡期后進行試驗；采取蒸汽養(yǎng)護的混凝土，試件先在與實際蒸養(yǎng)條件相同的條件下養(yǎng)護，再在標準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護到規(guī)定齡期后進行試驗。

3.3 施工后控制

用肉眼或放大鏡檢查結(jié)構(gòu)表面是否存在非外力裂縫，普通結(jié)構(gòu)表面最大裂縫寬度不得大于0.2 mm，預應力結(jié)構(gòu)不得出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性裂縫。

4 結(jié)束語

對上述項目的具體控制方法、指標在此未予詳述，這些控制指標、控制方法、控制內(nèi)容、施工操作工藝等在客運專線技術(shù)標準、驗收規(guī)范、施工指南等規(guī)范性、標準化文件中已有全面、詳細的要求。本文在此僅列出高性能混凝土施工管理及控制重點、項目內(nèi)容、關(guān)鍵控制指標，著重于介紹高性能混凝土施工技術(shù)上和管理上的特殊性。

參考文獻

[1]馮乃謙.高性能混凝土結(jié)構(gòu)[M].北京:機械工業(yè)出版社，2004.

[2]鐵道科學研究院.客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件[S].鐵道部科學技術(shù)司發(fā)行，2005.