高鐵工程高性能混凝土的質(zhì)量控制研究

王向飛

（中國水利水電第八工程局有限公司， 湖南 長沙 410004）

0 引言

高速鐵路建設(shè)所需求的混凝土作用年限為 100年，影響混凝土的受命長短的因素一個是混凝土本身的質(zhì)量，再一個就是環(huán)境因素的作用。高性能混凝土通過其本身的特性能夠抵抗如風(fēng)沙磨蝕、寒冷冰凍、干燥潮濕交替、鹽類結(jié)晶、化學(xué)侵蝕、氯鹽環(huán)境、碳化環(huán)境等惡略外界因素對其耐久性的影響，所以高性能混凝土的質(zhì)量顯得尤為重要。本文就簡要的分析一下高鐵工程高性能混凝土在制備和施工的過程中要通過哪些方面來進(jìn)行質(zhì)量控制。

1 混凝土原材料的控制

混凝土的質(zhì)量，在很大程度上受其所采用的原材料的影響。不同的混凝土作用環(huán)境，對原材料的質(zhì)量要求也存在差異。膠凝材料、骨料、外加劑、拌和用水等都擁有相對應(yīng)的要求。

1.1 膠凝材料

膠凝材料包括水泥、活性混合材如粉煤灰、礦粉和硅灰等[1]。膠凝材料中摻加一定量的活性混合材，不僅能減低混凝土制作成本，還可以改善混凝土工作性，提高混凝土的力學(xué)性以及增強(qiáng)混凝土的耐久性[2]。礦物摻和料應(yīng)選用性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。

1.1.1 水泥

（1）種類：水泥選用通用硅酸鹽水泥，不宜使用早強(qiáng)水泥。C30及以上混凝土應(yīng)采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，C30以下混凝土可采用粉煤灰硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥[3]。

（2）原材料性能：國家現(xiàn)已經(jīng)出臺了一本名為《鐵路混凝土施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)范，其中明確規(guī)定了混凝土原材料包括水泥的各項指標(biāo)要求，通過對規(guī)范中給出的檢測項目和參數(shù)進(jìn)行原材料進(jìn)場前的試驗(yàn)，是一種很好的質(zhì)量控制手段。

（3）標(biāo)號：在施工的過程中，要根據(jù)施工的具體要求，根據(jù)所需要的混凝土強(qiáng)度，來選擇適合的水泥。如果使用低標(biāo)號的水泥配置高強(qiáng)度的混凝土，那么不管加入多少水泥也很難達(dá)到混凝土對強(qiáng)度的要求，并且還會造成不必要的浪費(fèi)。如果水泥的標(biāo)號高于所需要混凝土的強(qiáng)度，那么為了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，早混凝土的配置過程中肯定會減少水泥的投放量，這就使混凝土的粘性不夠，對工程的施工質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響。并且高標(biāo)號的水泥是十分昂貴的。因此，選擇合適標(biāo)號的水泥不但能夠?qū)炷临|(zhì)量進(jìn)行控制，同時也節(jié)省了財力資源。

1.1.2 礦物摻和料

目前，雖然國內(nèi)礦物摻和料在出廠之前都經(jīng)過相關(guān)工藝進(jìn)行了處理，質(zhì)量品質(zhì)在一段時間內(nèi)較為穩(wěn)定，但根據(jù)規(guī)范檢驗(yàn)批要求，任然按照規(guī)范進(jìn)行相關(guān)檢測，嚴(yán)格控制質(zhì)量。

1.2 粗細(xì)骨料的選擇

1.2.1 細(xì)骨料

高性能混凝土所需細(xì)骨料為級配合理、質(zhì)地堅固、吸水率低、孔隙率小的潔凈天然中粗河沙；也可以專門機(jī)組生產(chǎn)的人工砂，不得使用海砂。細(xì)骨料在混凝土中起到填充空隙和包裹粗骨料的作用，選擇中粗河沙或者是中粗機(jī)制砂，最主要的原因就是適宜的填充和包裹效果，適中的需水量。因?yàn)檩^細(xì)的砂子在制作混凝土的過程中須水較多，在膠凝材料相同的情況下，容易引起混凝土強(qiáng)度的減低，以及較差的混凝土工作性。不選海砂是因?yàn)楹Ｉ爸新入x子含量往往超過標(biāo)準(zhǔn)的限制，在大體積混凝土中，海砂包裹在混凝土中鋼筋的周圍，其中的氯離子會銹蝕鋼筋，造成對鋼筋的嚴(yán)重破壞，易造成混凝土韌性減低，縮減其抵抗外力的能力。

1.2.2 粗骨料

石子粗細(xì)骨料作為混凝土的骨架，質(zhì)量好壞直接關(guān)系到混凝土的強(qiáng)度。規(guī)范中明確規(guī)定粗骨料應(yīng)選著級配合理、粒形良好、質(zhì)地堅固、線脹系數(shù)小的潔凈碎石，無抗拉或抗疲勞的C40以下混凝土也可采用卵石。

石子的大小尺寸并不相同，在對混凝土的配置過程中，要加入不同尺寸的石子，石子的尺寸應(yīng)該逐級的進(jìn)行添加，來確?；炷恋暮鸵仔院兔軐?shí)性，保證混凝土的質(zhì)量。在混凝土的配置過程中，如果相關(guān)施工單位沒有把控好各級尺寸的石子添加量，石子的大小尺寸不連續(xù)，就會導(dǎo)致混凝土粘合度不夠而產(chǎn)生離析現(xiàn)象。在施工單位進(jìn)行混凝土的配置時，嚴(yán)格的遵守相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，確保石子的致密程度，保證混凝土的強(qiáng)度，不能小于施工所需的混凝土強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)的1.5到2.0倍，同時對石子中的雜質(zhì)含量也要嚴(yán)格的控制。

物化,是“人自己的活動,人自己的勞動,作為某種客觀的東西,某種不依賴于人的東西,某種通過異于人的自律性來控制人的東西,同人相對立”[1]152。即人與人的聯(lián)系被物與物的聯(lián)系所遮掩,并被賦予物的屬性,這種社會關(guān)系是外在于人的。

2 施工中配合比的控制

在對混凝土質(zhì)量進(jìn)行控制的工作中，一個重要的環(huán)節(jié)就是嚴(yán)格的按照工程試驗(yàn)室提供的混凝土配比通知單來進(jìn)行混凝土的配置。工程實(shí)驗(yàn)室所提供的混凝土配比單是根據(jù)配置混凝土的原材料的技術(shù)性能以及施工的具體要求來制定的。要成這個混凝土配比單的制定，這個過程是要考慮施工中的很多因素，最終制定出最為符合施工要求的混凝土配比單。這個混凝土配比單主要包括了三個方面的要求：（1）對混凝土每立方米中各種原材料的用量制定合適的標(biāo)準(zhǔn)；（2）規(guī)定混凝土攪拌過程的先后順序，指定一些額外添加劑并進(jìn)行合理的使用，設(shè)定混凝土的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)；（3）對水灰比和砂率坍落度規(guī)定最佳的范圍。在施工的過程中，如果相關(guān)的施工單位對混凝土的配合比不夠重視，僅僅按照以往的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行對混凝土的配置，那么這就可能會使混凝土的各項指標(biāo)與施工的要求不符，造成對工程質(zhì)量的影響。因此在我國的高鐵施工單位對混凝土質(zhì)量進(jìn)行控制的過程中，一定要嚴(yán)格的執(zhí)行工程試驗(yàn)室出示的混凝土配合比通知單。

3 混凝土拌制過程的控制

在混凝土質(zhì)量控制工作中，保證了以上兩點(diǎn)的質(zhì)量后，就要進(jìn)行下一步攪拌混凝土。混凝土能否按照配合比通知單中的比例來進(jìn)行配置，一個很重要的環(huán)節(jié)就是各個原材料的稱量，稱量系統(tǒng)的精確程度直接影響混凝土的拌制質(zhì)量，稱量誤差膠凝材料為±1%，骨料為±2%，外加劑和水為±1%。水泥的入機(jī)溫度不應(yīng)高于70℃。攪拌時間應(yīng)以自全部材料裝入攪拌機(jī)開始攪拌至攪拌結(jié)束開始卸料所用時計，混凝土連續(xù)攪拌時間應(yīng)根據(jù)配合比和攪拌設(shè)備情況通過試驗(yàn)確定，但最短攪拌時間不宜少于2 min，高溫時節(jié)應(yīng)采取在骨料堆場搭設(shè)遮陽棚、采用低溫水?dāng)嚢杌炷恋却胧┙档突炷涟韬臀餃囟取?/p>

對配置好的混凝土原材料進(jìn)行攪拌的主要目的是為了，讓混凝土中各種原材料能夠進(jìn)行充分的融合，從而讓混凝土達(dá)到最理想的均質(zhì)體。在對混凝土進(jìn)行攪拌的過程中，一定要充分進(jìn)行攪拌保證攪拌的足夠均勻，如若不然會導(dǎo)致混凝土各個部分內(nèi)的混合材料分配不均，并且在混凝土砂漿不足的部位造成麻面的現(xiàn)象，導(dǎo)致混凝土的質(zhì)量得不到保證。而且攪拌過程直接影響混凝土工作性，所以在此過程中，試驗(yàn)室要實(shí)時對拌制的混凝土進(jìn)行坍落度、含氣、勻質(zhì)性等相關(guān)試驗(yàn)，掌握好混凝土拌制質(zhì)量。

4 混凝土的現(xiàn)場澆筑和養(yǎng)護(hù)

4.1 混凝土現(xiàn)場澆筑質(zhì)量控制

混凝土的澆筑宜連續(xù)進(jìn)行，盡量避免出現(xiàn)間歇和留置施工縫?；炷恋娜四囟炔灰顺^30℃，與混凝土接觸的介質(zhì)溫度不宜超過40℃。新澆混凝土人模溫度與鄰接的已硬化混凝土或巖土、鋼筋、模板等介質(zhì)間的溫差不應(yīng)大于15℃。在炎熱季節(jié)，應(yīng)避免模板和新澆混凝土直接受陽光照射。應(yīng)盡可能安排在傍晚澆筑混凝土；澆筑大體積混凝土結(jié)構(gòu)前，應(yīng)預(yù)先采取必要的降溫防裂措施， 如搭設(shè)遮陽棚、預(yù)設(shè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)等；

預(yù)應(yīng)力混凝土梁應(yīng)采用一次澆筑成型的方式澆灌。每片梁的 澆筑時間不宜超過6h，最長不超過混凝土的初凝時間。 振搗設(shè)備的類型、振搗頻率和振搗強(qiáng)度應(yīng)與混凝土的結(jié)構(gòu)類型和工作性能相適應(yīng)；

振搗時間和振搗半徑應(yīng)以混凝土振搗密實(shí)為原則確定，避免過振或漏振。混凝土拆模時，混凝土應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度以確保其表面和棱角不受損傷或塌陷。當(dāng)拆除承重模板時，混凝土的強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計要求；當(dāng)拆除非承重模板時，混凝土的強(qiáng)度不應(yīng)低于5MPa；

混凝土拆模后，混凝土的強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度75%時，不應(yīng)與直接流動的水接觸?；炷敛鹉：?，混凝土的強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度且養(yǎng)護(hù)時間不足 6周時，不應(yīng)與海水或鹽漬土直接接觸。

4.2 混凝土養(yǎng)護(hù)注意事項

養(yǎng)護(hù)期間，混凝土芯部與表面、表面與環(huán)境的溫度之差均不應(yīng)＞20℃(梁體、軌道板和軌枕不應(yīng)＞15℃)。混凝土表面與養(yǎng)護(hù)水溫度之差不應(yīng)大于15℃。混凝土芯部溫度不宜＞ 60℃，個別點(diǎn)最大不應(yīng)超過 65℃(軌枕和軌道板的芯部溫度不宜＞55℃)。

蒸汽養(yǎng)護(hù)時，混凝土應(yīng)有適當(dāng)?shù)撵o停養(yǎng)護(hù)時間，靜停環(huán)境溫度不應(yīng)低于5℃，靜停時問不宜小于 4h，蒸汽的升、降溫速度不宜大于 10℃／h。預(yù)制梁脫模后的保溫保濕養(yǎng)護(hù)時間不少于14d。其他預(yù)制構(gòu)件(軌道板、軌枕、接觸網(wǎng)支柱和管樁)脫模后的保濕保濕養(yǎng)護(hù)時間不少于10d。

5 結(jié)語

從上所述分析可知，應(yīng)該從高鐵工程混凝土原材料的施工控制、施工配合比的控制以及混凝土拌制過程質(zhì)量控制三個方面進(jìn)行混凝土的質(zhì)量控制，同時還要保證對混凝土裂縫問題的有效控制，這樣才能讓高鐵建設(shè)施工的整體質(zhì)量得到提升。