高速鐵路混凝土常見問題及對策

李建

摘 要：混凝土工程質(zhì)量尤為重要，從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營管理都必須嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量，確保質(zhì)量零缺陷。但由于施工現(xiàn)場諸多不可預(yù)見因素，導(dǎo)致混凝土在施工過程中出現(xiàn)許多質(zhì)量問題，混凝土施工中出現(xiàn)的質(zhì)量問題有共性的，還有由于結(jié)構(gòu)特殊性而存在的個(gè)性問題。如何在現(xiàn)場及時(shí)有效地解決這些問題，對混凝土工程技術(shù)人員來講至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：鐵路；混凝土；含氣量；隧道

混凝土工程在鐵路工程中占有很大比重，由于鐵路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、技術(shù)要求高、質(zhì)量目標(biāo)高，因此，混凝土工程質(zhì)量尤為重要，從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)營管理都應(yīng)充分重視，特別施工過程中必須嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量，確保質(zhì)量零缺陷。但由于施工現(xiàn)場諸多不可預(yù)見因素，導(dǎo)致混凝土在施工過程中出現(xiàn)許多質(zhì)量問題，如何在現(xiàn)場及時(shí)有效地解決這些問題，對混凝土工程技術(shù)人員來講至關(guān)重要。

1 共性質(zhì)量問題及對策

1.1 混凝土離析、泌水

鐵路混凝土離析、泌水比較常見，其直接后果是混凝土可泵性差，難以振搗密實(shí)，對混凝土外觀及實(shí)體質(zhì)量影響較大。

混凝土離析、泌水的原因有以下幾方面：

（1）水泥、粉煤灰、礦粉等膠凝材料及減水劑、防腐劑等外加劑質(zhì)量波動(dòng)較大，導(dǎo)致膠凝材料與外加劑的適應(yīng)性變差。

（2）粗、細(xì)骨料粒形變差，特別是針片狀顆粒增多，細(xì)骨料細(xì)度模數(shù)增大10%以上，混凝土問題更加明顯。

（3）粗、細(xì)骨料含水率變化大，沒有按要求正確換算施工配合比，混凝土單方用水量偏大。

（4）混凝土凈攪拌時(shí)間不足90s-120s，攪拌機(jī)拌合葉片上殘余混凝土沒有及時(shí)清理，導(dǎo)致混凝土攪拌不均勻，減水劑性能沒有充分發(fā)揮。攪拌設(shè)備計(jì)量偏差大，沒有按施工配合比生產(chǎn)混凝土。

（5）混凝土運(yùn)輸中沒有轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)輸罐，有二次加水現(xiàn)象。

預(yù)防及處理措施：

（1）嚴(yán)格控制原材料進(jìn)場質(zhì)量，不合要求的原材料禁止進(jìn)場使用。重點(diǎn)了解掌握粉煤灰、減水劑等原材料的質(zhì)量特性，含品質(zhì)指標(biāo)、質(zhì)量波動(dòng)情況。對質(zhì)量波動(dòng)大的除按要求做好品質(zhì)質(zhì)量檢測外，還應(yīng)每批對減水劑與膠凝材料相互進(jìn)行適應(yīng)性驗(yàn)證檢測，對適應(yīng)性差的不應(yīng)生產(chǎn)混凝土，最好對減水劑予以調(diào)整或退換膠凝材料。

（2）對由于骨料原因引起的混凝土離析、泌水的，可通過增加砂率，調(diào)整粗骨料各級比例，增加膠凝材料用量等方法解決。實(shí)踐證明砂率增加3%，粗骨料比例調(diào)整，膠凝材料總量在耐久性要求的允許范圍內(nèi)增加對混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)體強(qiáng)度、耐久性及長期性影響較小。

（3）對粗、細(xì)骨料均化處理，避免含水率變化過大。并勤測含水率，及時(shí)調(diào)整施工配合比。保持混凝土施工用水量與理論配合比相差不宜超過5kg/m3。

（4）定期檢查、維護(hù)、保養(yǎng)攪拌設(shè)備，嚴(yán)格執(zhí)行混凝土生產(chǎn)管理程序。

（5）加強(qiáng)混凝土運(yùn)輸過程管控，運(yùn)輸車中積水應(yīng)傾倒干凈，不得二次加水。

1.2 混凝土坍落度、含氣量損失大

混凝土坍落度、含氣量損失大也是非常棘手的問題，如果處理不當(dāng)，混凝土將無法正常澆注施工，硬化混凝土質(zhì)量也無法保證?；炷撂涠取⒑瑲饬繐p失大的原因如下：

（1）原材料中粉煤灰吸附性強(qiáng)、水泥C3A含量高、減水劑（含引氣劑）保坍保氣性能差，粗、細(xì)骨料含泥量高。

（2）膠凝材料、骨料溫度高，環(huán)境溫度高，使混凝土中水分蒸發(fā)加大加快，從而導(dǎo)致混凝土坍落度、含氣量損失大。

（3）施工組織不當(dāng)，混凝土運(yùn)輸及澆注等待時(shí)間過長也是導(dǎo)致混凝土坍落度、含氣量損失大的重要原因之一。

預(yù)防及處理措施：

（1）避免使用磨細(xì)粉煤灰及高C3A含量水泥，減水劑保坍保氣性能應(yīng)滿足工程需求，粗、細(xì)骨料含泥量應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。當(dāng)膠凝材料、骨料性能難以改變時(shí)，應(yīng)匹配合適的減水劑。并根據(jù)原材料性能、混凝土運(yùn)距、澆注方式、環(huán)境氣候條件等設(shè)計(jì)適宜的混凝土配合比，室內(nèi)配合比設(shè)計(jì)相關(guān)試驗(yàn)指標(biāo)必須符合設(shè)計(jì)要求。

（2）高溫季節(jié)做好膠凝材料儲(chǔ)備，避免使用高溫膠凝材料，對粗、細(xì)骨料灑水降溫處理，使用低溫地下水，錯(cuò)開高溫時(shí)段施工。

（3）強(qiáng)化施工組織，混凝土拌合站與澆注現(xiàn)場應(yīng)加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)，杜絕混凝土運(yùn)輸及等待澆注時(shí)間過長。

（4）未雨綢繆，混凝土在攪拌站拌合生產(chǎn)時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況（運(yùn)距、氣溫、澆注時(shí)長等）將混凝土坍落度較設(shè)計(jì)增大5%-10%，可通過增加減水劑摻量解決。

（5）一旦混凝土出現(xiàn)坍落度、含氣量損失過大，無法滿足澆注施工，而廢棄處理成本損失又較大時(shí)，可采取如下處理措施：①在現(xiàn)場混凝土入泵口（泵送設(shè)備攪拌鍋中）采用霧化裝置均勻加入0.1%-0.2%減水劑，嚴(yán)禁加水。②將混凝土運(yùn)回?cái)嚢枵荆凑绽碚撆浜媳认嗤膿胶狭蠐搅?、水膠比二次加入混凝土車中剩余混凝土漿體總量3%-5%的漿體，加入漿體的同時(shí)應(yīng)高速攪拌罐車直至混凝土均勻。如還不能滿足要求，再加入0.1%-0.2%減水劑。③對二次處理后的混凝土澆注部位，應(yīng)做好詳細(xì)記錄，并增加檢查試件數(shù)量，及時(shí)對混凝土實(shí)體質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證。

實(shí)踐證明，混凝土二次處理中，增加5%的膠凝材料漿體和0.2%的減水劑摻量對混凝土實(shí)體質(zhì)量影響較小。

1.3 混凝土含氣量不符合要求

因結(jié)構(gòu)耐久性要求，《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB10424-2010對混凝土含氣量做了明確的規(guī)定，見表1。

在施工現(xiàn)場混凝土含氣量不符合要求的也屢見不鮮，但大多數(shù)人都沒有引起足夠重視，更談不上如何去應(yīng)對處理。實(shí)際上含氣量是混凝土拌合物性能中重要指標(biāo)之一，其對混凝土的澆注、力學(xué)、耐久及長期性影響較大，如處理不當(dāng)會(huì)留下質(zhì)量隱患。

混凝土含氣量不符合要求的原因分析如下：

（1）粉煤灰質(zhì)量波動(dòng)大，玻璃珠顆粒數(shù)量及形態(tài)變化都可導(dǎo)致含氣量的變化。水泥質(zhì)量波動(dòng)大，引氣劑質(zhì)量差，減水劑與膠凝材料適應(yīng)性差。

（2）粗、細(xì)骨料含泥量、粉塵含量高，顆粒級配變化大。

（3）混凝土拌合物坍落度控制不嚴(yán)，與設(shè)計(jì)范圍值偏差過大。

預(yù)防及處理措施：

（1）對重要結(jié)構(gòu)如梁體、軌道板等混凝土正式生產(chǎn)前，應(yīng)采用現(xiàn)場原材料進(jìn)行試拌，實(shí)測混凝土拌合物的含氣量及經(jīng)時(shí)損失，不符合要求的應(yīng)調(diào)整外加劑組分。

（2）隨時(shí)關(guān)注粗、細(xì)骨料含泥量、粉塵含量及級配變化情況，對變化幅度大的應(yīng)及時(shí)調(diào)整混凝土配合比，如增減減水劑摻量等。

（3）嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制混凝土坍落度。

（4）實(shí)踐證明，實(shí)際施工中混凝土含氣量低于最低限值1%，梁體、軌道板混凝土含氣量在1.5%-5.0%對施工澆注及工程質(zhì)量影響較小。

1.4 混凝土粘稠、內(nèi)聚力大

混凝土粘稠、內(nèi)聚力大在施工現(xiàn)場也較常見，其直觀癥狀可通過坍落度試驗(yàn)表征出來，即混凝土鏟裝困難，坍落度桶提起后混凝土流動(dòng)緩慢，20s-30s才能靜止（正常狀態(tài)混凝土5s-10s后靜止即可量測坍落度及擴(kuò)展度），并且混凝土可塑性差，呈粘底狀。此類混凝土雖然拌合物性能指標(biāo)符合要求，但其可泵性較差，容易堵管，不易振搗，對工程質(zhì)量及進(jìn)度影響較大。

混凝土粘稠、內(nèi)聚力大的原因有以下幾點(diǎn)：

（1）粗、細(xì)骨料含泥量、粉塵含量大，使用磨細(xì)粉煤灰，減水劑與膠凝材料適應(yīng)性差。

（2）膠凝材料用量大，砂率大，水膠比低。

（3）混凝土含氣量低，坍落度低。

預(yù)防及處理措施：

（1）嚴(yán)格控制粗、細(xì)骨料含泥量及粉塵含量，盡量不使用磨細(xì)粉煤灰，減水劑與膠凝材料應(yīng)匹配使用。

（2）在滿足混凝土性能的基礎(chǔ)上，盡量降低膠凝材料用量和水泥用量?；炷辽奥蕬?yīng)合理，避免盲目選用低水膠比。

（3）在允許范圍內(nèi)通過調(diào)整減水劑來增加混凝土含氣量及坍落度，以減輕混凝土粘稠、內(nèi)聚力大的癥狀。

（4）調(diào)整粗、細(xì)骨料的級配比例，降低粒形差顆粒含量。

2 個(gè)性質(zhì)量問題及對策

由于結(jié)構(gòu)部位的特殊性，如按常規(guī)來控制生產(chǎn)混凝土，其工程實(shí)體質(zhì)量不一定滿足要求。下面對隧道初支、二襯拱頂混凝土予以總結(jié)。

2.1 隧道初支混凝土

現(xiàn)今隧道初支濕噴工藝已普遍推廣應(yīng)用，但其回彈量大、早期強(qiáng)度（特別是1天強(qiáng)度）低、功效低一直困擾著我們，導(dǎo)致很多單位繼續(xù)使用干噴工藝。分析其原因有以下幾方面：

（1）液體速凝劑與減水劑適應(yīng)性差，混凝土凝結(jié)時(shí)間長。

（2）混凝土坍落度較大，大部分160mm以上。二次加水現(xiàn)象較多。

（3）配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)，混凝土細(xì)料偏少。

（4）速凝劑用量不準(zhǔn)確，風(fēng)管風(fēng)壓不合適等。

（5）操作工人技術(shù)水平不高，噴射角度、距離、順序把握不當(dāng)。

預(yù)防及處理措施：

（1）避免使用緩凝型減水劑，速凝劑應(yīng)與減水劑相容性良好。

（2）嚴(yán)格控制混凝土坍落度不宜超過160mm，不得現(xiàn)場二次加水。

（3）設(shè)計(jì)合理的配合比，混凝土細(xì)料（小于5mm顆粒）質(zhì)量不少于材料總量的55%—60%。添加增強(qiáng)增韌復(fù)合型摻合料。

（4）確保噴漿設(shè)備正常工作，速凝劑計(jì)量、風(fēng)管風(fēng)壓等滿足要求。

（5）使用熟練操作工人并及時(shí)總結(jié)改進(jìn)。

2.2 隧道二襯拱頂混凝土

對已建和在建鐵路隧道二襯無損檢測質(zhì)量統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，有近30%隧道二襯拱頂出現(xiàn)混凝土不密實(shí)、脫空等質(zhì)量缺陷，給隧道缺陷整治和交驗(yàn)帶來了不少麻煩。究其原因，有施工工藝方面，也有混凝土質(zhì)量方面的。對于混凝土質(zhì)量方面的有以下幾點(diǎn)：

（1）在拱頂混凝土灌注過程中，盲目加大混凝土坍落度，導(dǎo)致混凝土勻質(zhì)性變差，漿體流失，混凝土收縮變形大。

（2）坍落度偏小，無法滿足“沖頂”及混凝土自密實(shí)的需求。

（3）“沖頂”時(shí)混凝土供應(yīng)不連續(xù)，間隔時(shí)間長，沒有一氣呵成。

（4）混凝土泵車壓力不足，泵送困難。

預(yù)防及處理措施：

（1）在二襯“沖頂”時(shí)，宜適當(dāng)調(diào)整混凝土施工配合比，增加1%-2%砂率，必要時(shí)增加3%-5%的膠凝材料，增加坍落度10mm-20mm，使混凝土勻質(zhì)性及自密實(shí)性能良好。

（2）攪拌站混凝土生產(chǎn)供應(yīng)應(yīng)連續(xù)，避免“沖頂”時(shí)出現(xiàn)斷料現(xiàn)象。

（3）確?；炷帘密嚨仍O(shè)備正常工作。

2.3 路基邊坡防護(hù)骨架混凝土

路基邊坡防護(hù)骨架混凝土施工質(zhì)量控制一直是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，有不少混凝土存在裂紋、蜂窩麻面、不密實(shí)甚至空洞等質(zhì)量缺陷。原因有兩方面，一是管理及施工人員思想意識(shí)上沒有引起重視，沒有把邊坡防護(hù)當(dāng)作主體工程來施工。二是施工工藝存在一些問題。關(guān)于施工工藝方面的有以下問題：

（1）混凝土坍落度偏大，導(dǎo)致混凝土在振動(dòng)力的作用下易溜坍，不易定型。

（2）沒有分層澆注或?qū)雍衿蟆?/p>

（3）模板安裝質(zhì)量不符合要求，接縫不嚴(yán)實(shí)。

（4）基底處理不到位，混凝土由于基底不密實(shí)而產(chǎn)生沉降裂紋。

預(yù)防及處理措施：

（1）提高管理及施工人員的質(zhì)量意識(shí)，要形成鐵路工程沒有主體與附屬之分的理念。

（2）嚴(yán)格控制混凝土拌合物質(zhì)量，坍落度不宜大于140mm，初凝時(shí)間不宜大于4h。

（3）混凝土層厚不宜大于15cm，由下至上分層循環(huán)澆注。

（4）確保模板安裝質(zhì)量滿足要求，接縫應(yīng)嚴(yán)實(shí)。

（5）處理好基底，不得有虛碴層，保證其密實(shí)。

3 結(jié)語

混凝土質(zhì)量問題特別是拌合物性能問題，一直是施工現(xiàn)場需要面對和及時(shí)解決的。而影響混凝土拌合物性能的因素很多，也很復(fù)雜，有原材料、配合比方面的，也有施工工藝控制和試驗(yàn)檢測及施工技術(shù)管理方面的，廣大工程技術(shù)人員應(yīng)不斷學(xué)習(xí)總結(jié)，努力提高現(xiàn)場解決問題和保證工程質(zhì)量的能力。