戈壁地區(qū)高性能混凝土施工質(zhì)量控制

李鑫

摘 要：蘭新鐵路第二雙線（新疆段）通過的西北戈壁地區(qū)惡劣的自然環(huán)境對高性混凝土的施工質(zhì)量影響非常大，本文從原材料控制、配合比設(shè)計、施工過程及易出現(xiàn)的問題解決對策幾個方面對高性能混凝土施工施工質(zhì)量控制方法進行了說明。

關(guān)鍵詞：西北戈壁地區(qū) 高性能混凝土 施工工藝

中圖分類號：TN94 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（c）-0050-02

蘭新鐵路第二雙線（新疆段）通過的西北戈壁地地區(qū)，沿線氣候干燥，風大，晝夜溫差大，混凝土極易產(chǎn)生各種裂縫。為保證戈壁環(huán)境條件下高性能混凝土在使用中的各項性能指標，對配制高性能混凝土的原材料、配合比設(shè)計、施工以及后期養(yǎng)護應(yīng)嚴格控制。

1 戈壁地區(qū)高性能混凝土原材料要求

1.1 水泥

水泥應(yīng)滿足鐵建設(shè)[2009]152號文《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收補充標準》混凝土分項工程材料標準局部修訂條文（以下簡稱鐵建設(shè)[2009]152號文）中6.2.1條規(guī)定的質(zhì)量要求，并按規(guī)定進行復(fù)檢。應(yīng)重點控制水泥的細度，水泥的堿含量，水泥與減水劑的適應(yīng)性。

1.2 骨料

粗細骨料應(yīng)滿足鐵建設(shè)[2009]152號文中6.2.6條規(guī)定的質(zhì)量要求，并按規(guī)定進行復(fù)檢。細骨料應(yīng)選用級配合理、質(zhì)地均勻堅固、吸水率低、空隙率小的潔凈的天然中粗河砂（用于預(yù)制梁時，砂的細度模數(shù)要求為2.6～3.0）。粗骨料應(yīng)選用二級或多級配的碎石。

1.3 礦物摻合料

粉煤灰應(yīng)滿足鐵建設(shè)[2009]152號文中6.2.2條規(guī)定的質(zhì)量要求，并按規(guī)定進行復(fù)檢。磨細礦碴粉應(yīng)滿足鐵建設(shè)[2009]152號文中6.2.3條規(guī)定的質(zhì)量要求，并按規(guī)定進行復(fù)檢。礦物摻合料應(yīng)選用品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品；礦物摻合料與水泥、化學外加劑之間應(yīng)具有良好的適應(yīng)性。

1.4 聚羧酸高效減水劑

聚羧酸高效減水劑應(yīng)滿足鐵建設(shè)[2009]152號文中6.2.8條規(guī)定的質(zhì)量要求，并按規(guī)定進行復(fù)檢。聚羧酸高效減水劑應(yīng)采用減水率高、坍落度損失小、適量引氣、能明顯提高混凝土耐久性且質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品，減水劑與水泥之間、化學外加劑與礦物摻合料之間應(yīng)具有良好的相容性。重點要控制與水泥的適應(yīng)性和含氣量。

1.5 拌合和養(yǎng)護用水

拌合養(yǎng)護用水應(yīng)滿足鐵建設(shè)[2009]152號文中6.2.10條規(guī)定的質(zhì)量要求，并按規(guī)定進行復(fù)檢。

2 戈壁地區(qū)高性能混凝土配合比設(shè)計

2.1 低水膠比

配置高性能混凝土的水膠比一般不應(yīng)大于0.40，以保證混凝土的密實和耐久性。

2.2 大膠凝材料用量

采用較大的膠凝材料總用量，以保證混凝土具有足夠的流動性。其中水泥用量應(yīng)盡量減少，而以干縮小的細摻料，如粉煤灰、磨細礦渣粉等代替。

2.3 大砂率

宜采用大砂率。泵送混凝土的砂率宜控制在40%～50%之間。

2.4 小粒徑粗骨料

單個粗骨料和漿體界面過渡層的厚度隨集料表面積的大小的不同而變化，粒徑較小的粗骨料過渡層較薄，可降低氫氧化鈣的取向程度，結(jié)晶顆粒也得到細化，有利于提高混凝土界面粘結(jié)強度。

2.5 優(yōu)化礦物摻合料

利用磨細礦渣粉的需水量不大，對混凝土的強度有利，但自干燥收縮較大；摻粉煤灰的混凝土自干燥收縮和干燥收縮都小，而且需水量小，但早期強度低，抗碳化性性較差等特性，依據(jù)復(fù)合材料的“超疊效應(yīng)”原理，將不同種類礦物摻合料以合適的復(fù)合比例和總摻量摻入混凝土，取長補短，不僅可調(diào)節(jié)需水量，提高混凝土的抗壓強度、致密性，而且還可以提高混凝土的抗裂性，減小收縮，提高耐久性。

3 戈壁地區(qū)高性能混凝土的施工

3.1 攪拌

采用帶電子計量系統(tǒng)的強制攪拌機攪拌混凝土。攪拌混凝土前，嚴格測定粗細骨料的含水率，減水劑減水率及各種原材料物理指標，以便及時調(diào)整施工配合比，嚴格控制入模溫度，炎熱季節(jié)對料場采用遮蓋隔熱處理，冬季施工要對拌和用水進行加熱，水溫不高于80℃，投料時先投入細骨料，粗骨料，然后投入水泥，礦粉、粉煤灰和外加劑進行攪拌，攪拌要均勻，一般攪拌時間不低于2min。

3.2 運輸

對混凝土罐車，泵管等采取保溫、隔熱措施，防止混凝土坍落度損失過大或受凍（冬季）。

3.3 澆筑

在炎熱季節(jié)澆筑混凝土時，應(yīng)避免模板和新澆混凝土直接受陽光照射，對模型采取遮蓋、保溫、隔溫措施，保證混凝土入模前模板和鋼筋的溫度以及附近的局部氣溫均不超過40℃。盡可能安排在傍晚而避開炎熱的白天澆筑混凝土。

在低溫條件下澆筑混凝土時，應(yīng)采取適當?shù)谋胤纼龃胧?，防止混凝土提前受凍?/p>

在相對濕度較小、風速較大的環(huán)境下澆筑混凝土時，采取適當擋風等措施，防止混凝土失水過快，此時應(yīng)避免澆筑有較大暴露面積的構(gòu)件。

3.4 振搗

采用插入式振動棒、附著式平板振搗器、表面平板振搗器等振搗設(shè)備振搗混凝土。振搗時應(yīng)避免碰撞模板、鋼筋及預(yù)埋件。

混凝土澆筑完成后，應(yīng)仔細將混凝土暴露面壓實抹平，抹面時嚴禁灑水。

3.5 養(yǎng)護

戈壁地區(qū)混凝土的養(yǎng)護至關(guān)重要。高性能混凝土的養(yǎng)護，應(yīng)保證混凝土周圍的養(yǎng)護濕度一次性滿足要求，在養(yǎng)護期間不得向外散失，并有良好的保溫密封性。養(yǎng)護材料對混凝土起到保溫隔熱作用。針對戈壁地區(qū)自然環(huán)境條件，采用保濕保溫材料雙重包裹的養(yǎng)護方式，保濕材料采用保濕膜，保溫隔熱材料采用導(dǎo)熱系數(shù)小的土工布或棉布。

4 目前戈壁地區(qū)高性能混凝土施工出現(xiàn)的問題及對策

4.1 坍落度變小或混凝土坍落度損失過大

4.1.1 原因分析

（1）現(xiàn)場所用原材料與進行配合比設(shè)計時送樣原材料存在差異時，以下因素會導(dǎo)致混凝土坍落度變?。孩佻F(xiàn)場所用減水劑與選取配合比時所用的減水劑減水率不同，影響了減水效果，使坍落度變小。②摻加的礦物摻合料的燒失量偏高，導(dǎo)致高效減水劑被碳粒吸附，使高效減水劑在混凝土拌合水中有效濃度降低，影響了減水效果，使坍落度變小。實際摻加的礦物摻合料需水量比較大，按原配合比進行混凝土拌合，會導(dǎo)致混凝土坍落度降低。③現(xiàn)場所用砂石級配較差，降低了混凝土的流動性。④現(xiàn)場所用水泥與高效減水劑適應(yīng)性差，使坍落度變小和坍落度損失過大。（2）施工現(xiàn)場干燥、大風氣候?qū)е禄炷猎谶\往施工現(xiàn)場途中會產(chǎn)生水分蒸發(fā)散失，使坍落度損失增大。（3）夏季施工時，由于施工現(xiàn)場溫度較高，高溫下水泥水化速度加快，混凝土內(nèi)部水分消耗速度加快，形成水化產(chǎn)物之間的結(jié)合，導(dǎo)致坍落度損失增大。

4.1.2 對策

（1）拌合混凝土原材料要嚴格滿足相關(guān)規(guī)范要求，如與配合比設(shè)計時送樣原材料差異較大時，應(yīng)重新進行配合比設(shè)計。（2）高效減水劑的摻加宜分2次進行，在攪拌站拌合混凝土時加入70%，在運輸途中活運抵現(xiàn)場后，澆筑混凝土前再向運輸罐車內(nèi)投入余下30%，可在澆筑前保持比較穩(wěn)定的流動性，減小坍落度損失。（3）夏季施工時應(yīng)采用緩凝型減水劑或摻加一定量的緩凝劑，延緩高溫下水泥的水化速度，減少坍落度損失。緩凝劑應(yīng)與所摻高效減水劑相適應(yīng)，宜為同一生產(chǎn)廠家提供。

4.2 同一混凝土結(jié)構(gòu)物間歇澆筑成型時，會出現(xiàn)明顯施工冷縫

現(xiàn)場施工發(fā)現(xiàn)，即使其間歇時間小于前層混凝土的初凝時間或能重塑的時間，前后2次澆筑的混凝土交界處也會出現(xiàn)施工冷縫，嚴重影響結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

4.2.1 原因分析

戈壁地區(qū)現(xiàn)場干燥、大風氣候，蒸發(fā)量較大；加之夏季施工溫度較高，混凝土內(nèi)部水分散失速度非?？?，而混凝土結(jié)構(gòu)物澆筑頂面由于無任何遮擋，太陽直曬嚴重，因此，水分蒸發(fā)速度最快、蒸發(fā)量最大。在間歇時間內(nèi)，頂層混凝土大量水分的散失，導(dǎo)致混凝土干硬，后續(xù)澆筑時的混凝土已無法與已澆混凝土成為整體，因此產(chǎn)生了施工冷縫。

4.2.2 對策

（1）同一混凝土結(jié)構(gòu)物在進行混凝土澆筑施工時，合理安排施工機械及施工間隔，以保證澆筑過程的連續(xù)性。（2）當由于某種原因無法連續(xù)澆筑成型時，在間歇時間內(nèi)，應(yīng)在澆筑混凝土頂面覆蓋防曬保濕材料，防止太陽直曬，做好間歇期間頂層混凝土的防曬、保濕。

4.3 澆筑的混凝土表面易開裂

4.3.1 原因分析

（1）戈壁地區(qū)干燥、大風、大溫差的戈壁環(huán)境條件，會加速沿線施工的混凝土發(fā)生塑性收縮、自收縮、干燥收縮、溫度收縮和碳化收縮等收縮變形，將導(dǎo)致混凝土早期體積穩(wěn)定性差、極易產(chǎn)生各種裂縫。（2）混凝土拌合物的粘聚性和保水性較差時，澆筑振搗過程中水泥漿上浮，在混凝土澆筑頂面形成浮漿，水分散失后形成較大干縮，導(dǎo)致頂面更易開裂。（3）混凝土養(yǎng)護不及時或養(yǎng)護方法不當。

4.3.2 對策

（1）優(yōu)化礦物摻合料，改善混凝土的保水性和粘聚性，能夠降低混凝土開裂的可能性。（2）選用優(yōu)質(zhì)的砂石原材料，嚴格把好材料進場檢驗關(guān)，改善混凝土拌合物的性能指標。（3）混凝土澆筑完成后，應(yīng)立即采取覆蓋、遮擋等遮陽措施，防止太陽直射模板和混凝土頂面，使水分大量蒸發(fā)，產(chǎn)生開裂。結(jié)構(gòu)物混凝土澆筑頂面在澆筑完成后還應(yīng)立即采取保濕措施。（4）采用保溫保濕膜的養(yǎng)護，棉布保溫方式，能有效降低混凝土水化熱形成的溫度梯度，防止水分蒸發(fā)，有利于水泥水化，可降低混凝土開裂。

5 結(jié)語

蘭新鐵路第二雙線（新疆段）工程在高性能混凝土施工前，針對工程特點、施工環(huán)境與施工條件事先進行施工工藝方案設(shè)計，在這過程中嚴格按制定的方案組織實施，明顯提高了混凝土的施工質(zhì)量，有效地降低了戈壁地區(qū)惡劣的自然環(huán)境對混凝土質(zhì)量的影響，取得了較好的效果。

參考文獻

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[2] TZ2010-2015，鐵路混凝土施工技術(shù)指南[S].

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