淺談鐵路客運(yùn)專線混凝土的耐久性指標(biāo)及施工質(zhì)量控制措施

孫軻

【摘 要】針對(duì)鐵路客運(yùn)專線工程用混凝土，在分析其耐久性評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，提出混凝土施工質(zhì)量控制措施，為保證混凝土施工質(zhì)量提供具體的方法。

【Abstract】On the basis of analyzing the durability evaluation index of concrete for railway passenger dedicated line project， this paper puts forward concrete construction quality control measures to provide concrete method for guaranteeing concrete construction quality.

【關(guān)鍵詞】鐵路；混凝土；耐久性；施工質(zhì)量控制

【Keywords】railways； concrete； durability； construction quality control

【中圖分類號(hào)】U215 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）03-0151-02

1 引言

抗壓強(qiáng)度是人們長(zhǎng)期以來注重的混凝土指標(biāo)，而對(duì)由于材料自身性能劣化出現(xiàn)后期安全質(zhì)量問題或使用壽命縮短卻考慮不夠、做得不好，特別是鐵路工程混凝土。因此，在始終關(guān)注強(qiáng)度的同時(shí)，還應(yīng)充分考慮混凝土在復(fù)雜環(huán)境下抵抗有害物質(zhì)侵入的能力。這就產(chǎn)生了耐久性這一新指標(biāo)。

2 鐵路客運(yùn)專線混凝土耐久性評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

鐵路客運(yùn)專線主體結(jié)構(gòu)所用滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)要求的混凝土實(shí)際上就是所謂的高性能混凝土。由于其設(shè)計(jì)指標(biāo)主要為耐久性，綜合考慮所處環(huán)境種類與作用等級(jí)，以及使用年限，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)提高一定綜合性能，同時(shí)在施工時(shí)進(jìn)行綜合考量與深度控制。

2.1 電通量

電通量能充分反映出混凝土所處密實(shí)狀態(tài)。相關(guān)研究表明，因混凝土構(gòu)件處在碳化、氯鹽、侵蝕、凍融及磨蝕等多種作用并存的復(fù)雜環(huán)境，所以其耐久性和密實(shí)度有著直接關(guān)系。

密實(shí)度最初采用抗?jié)B等級(jí)進(jìn)行表示，但通過實(shí)踐可知，該表示方法更適用于強(qiáng)度較低的混凝土，如果強(qiáng)度等級(jí)在C30以上，則抗?jié)B等級(jí)可以超過P20[1]。僅采用抗?jié)B等級(jí)衡量混凝土性能并不準(zhǔn)確。

目前，應(yīng)用較多的混凝土抗有害物質(zhì)侵入能力評(píng)價(jià)方法主要為氯離子擴(kuò)散系數(shù)法和電通量法。這兩種方法無論是配合比設(shè)計(jì)，還是質(zhì)量監(jiān)控均能使用。電通量和密實(shí)度成反比，即電通量越小越密實(shí)。以主體結(jié)構(gòu)為例，其在氯鹽環(huán)境當(dāng)中的電通量應(yīng)控制在800C以內(nèi)；而強(qiáng)度等級(jí)低于C30的結(jié)構(gòu)，其在碳化環(huán)境當(dāng)中的電通量應(yīng)控制在2000C以內(nèi)。

2.2 保護(hù)層厚度

處在碳化環(huán)境當(dāng)中的結(jié)構(gòu)，當(dāng)密實(shí)度確定時(shí)，其鋼筋銹蝕發(fā)生時(shí)間與發(fā)展速度都和保護(hù)層厚度有關(guān)。隨著保護(hù)層厚度的不斷增加，銹蝕發(fā)生時(shí)間延后，且發(fā)展速度減慢。雖然保護(hù)層厚度一般在設(shè)計(jì)過程中確定，但施工中必須予以控制，實(shí)際厚度必須等于或大于設(shè)計(jì)厚度。以往規(guī)范對(duì)保護(hù)層厚度提出的要求往往偏小，而且主要指的是受力主筋，未考慮箍筋與分布筋。就耐久性而言，箍筋最早被侵蝕，銹蝕發(fā)生后會(huì)造成其環(huán)線開裂脫落，而且在箍筋分布較密的位置，還會(huì)出現(xiàn)大面積脫落現(xiàn)象。因此，無論布置在外側(cè)的鋼筋類型如何，都應(yīng)有一致的保護(hù)層厚度。其他國(guó)家的相關(guān)技術(shù)規(guī)范對(duì)保護(hù)層厚度提出了常規(guī)環(huán)境下不小于35mm的要求。

2.3 抗凍等級(jí)

抗凍性能的表示方式有很多種，目前以動(dòng)性彈性模量的實(shí)際損失為主?？箖龅燃?jí)是我國(guó)相關(guān)行業(yè)對(duì)抗凍性能進(jìn)行評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)。將試樣凍融試驗(yàn)的動(dòng)性彈性模量降至初始值的60%作為抗凍等級(jí)。結(jié)構(gòu)使用年限不同其抗凍等級(jí)也不同，一般主體結(jié)構(gòu)應(yīng)達(dá)到F300以上，其他結(jié)構(gòu)為F250以上[2]。

2.4 原材料品質(zhì)

高品質(zhì)原材料是使混凝土具有良好耐久性的重要基礎(chǔ)。通過實(shí)踐可知，如果水泥較細(xì)，且C3A實(shí)際含量較高，則能增大強(qiáng)度，但水泥的水化速度會(huì)變化，釋放更多的水化熱，使混凝土產(chǎn)生較大的收縮，容易發(fā)生開裂，影響耐久性。此外，不論是否采用活性骨料，如果堿含量超過標(biāo)準(zhǔn)較多，也會(huì)增大開裂傾向?？紤]到氯離子是造成銹蝕現(xiàn)象的主要因素，所以對(duì)氯離子的實(shí)際含量也應(yīng)有所限制。骨料中泥塊含量的控制，不單是出于對(duì)強(qiáng)度的考慮，也是防止宏觀缺陷的方法，同樣能提高耐久性。

3 鐵路客運(yùn)專線混凝土施工質(zhì)量控制措施

3.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)

施工前必須進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)質(zhì)量決定了施工質(zhì)量，并對(duì)成本效益有直接影響。相比于過去，應(yīng)在選定試驗(yàn)過程中增加一些檢驗(yàn)項(xiàng)目，比如除坍落度、抗壓強(qiáng)度、含氣量等必做項(xiàng)目外，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況檢驗(yàn)試件耐磨性、抗凍性與彈性模量。

綜合考慮結(jié)構(gòu)種類、所處環(huán)境類型、作用等級(jí)與使用年限，還提出水膠比要求及膠凝材料實(shí)際用量要求，這些都和耐久性有關(guān)。根據(jù)耐久性的要求設(shè)計(jì)混凝土配合比，和根據(jù)強(qiáng)度的要求設(shè)計(jì)混凝土配合比是完全不同的。前者需要結(jié)合混凝土所處環(huán)境種類與作用程度，選定合適的水膠比與不同膠凝材料最佳用量。當(dāng)條件允許時(shí)，應(yīng)選用小的水膠比，同時(shí)減小水及膠凝材料實(shí)際用量。通過這樣的處理，能增加密實(shí)度，減小收縮。除此之外，水膠比的降低還能提高各類摻合料強(qiáng)度貢獻(xiàn)度。然而，需要注意，如果膠凝材料實(shí)際用量太少，則對(duì)工作性能、強(qiáng)度及耐久性均不利，所以應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)有效控制。

3.2 入模控制

①含氣量。增加含氣量能提高抗凍性，還能增強(qiáng)抗腐蝕能力，減少膨脹反應(yīng)，改善綜合性能，避免熱擴(kuò)散和泌水。基于此，當(dāng)條件為非凍融時(shí)，其含氣量應(yīng)達(dá)到2%以上，而為凍融時(shí)，應(yīng)達(dá)到4%以上。此外，在拌制的過程中應(yīng)對(duì)含氣量進(jìn)行測(cè)試，每50m3至少測(cè)試一次[3]。②溫度?？刂迫肽囟仁穷A(yù)防裂縫的前提。但實(shí)際施工中的溫度控制往往不到位，普遍認(rèn)為只有大體積砼才應(yīng)進(jìn)行溫度控制。而通過實(shí)踐可知，水泥細(xì)度及強(qiáng)度的增加，也會(huì)使內(nèi)部大幅溫升而開裂。外界環(huán)境氣溫較高時(shí)，需要采取有效措施控制入模溫度，但溫度的降低不能太多，否則會(huì)使表面快速硬化，待內(nèi)部膨脹后，產(chǎn)生裂縫。由此可見，應(yīng)在冬季施工中使用溫度較高的混凝土。而夏季施工除了要做好降溫，還應(yīng)避免光照日曬。對(duì)此現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)也給出了相應(yīng)的規(guī)定，如冬季施工過程中入模溫度應(yīng)控制在5℃以上；而夏季施工過程中入模溫度應(yīng)控制在當(dāng)時(shí)環(huán)境氣溫以下，并且不能超過30℃；施工時(shí)安排專人進(jìn)行測(cè)溫，每班不少于3次[4]。

3.3 養(yǎng)護(hù)溫度

通常情況下，養(yǎng)護(hù)都采用澆水保濕的方法，而對(duì)溫度變化沒有引起注意。在養(yǎng)護(hù)過程中，若表面溫度和內(nèi)部溫度之間、表面溫度與外部環(huán)境氣溫之間存在較大差別，或升溫和降溫的速度較快，則也會(huì)造成開裂現(xiàn)象?；诖?，現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)提出了以下補(bǔ)充規(guī)定：芯部溫度應(yīng)在65℃以下，采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的方法時(shí)，升溫和降溫的速度都應(yīng)控制在10℃/h以內(nèi)，不同部分的溫度差不得超過20℃，而為橋梁時(shí)不能超過15℃[5]。在混凝土工程施工中，需根據(jù)結(jié)構(gòu)類型、養(yǎng)護(hù)條件等制定切實(shí)可行的測(cè)溫方案，以此檢驗(yàn)養(yǎng)護(hù)溫度是否達(dá)到要求。

3.4 施工過程控制

標(biāo)準(zhǔn)要求，在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)選定時(shí)，需要對(duì)抗凍等級(jí)與電通量進(jìn)行檢測(cè)。由于對(duì)混凝土耐久性方面的研究工作還處在初期階段，抗凍等級(jí)與電通量?jī)身?xiàng)指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在一定離散性，而且各種試驗(yàn)方法還未能找出準(zhǔn)確的替代規(guī)律，進(jìn)而無法像強(qiáng)度檢測(cè)那樣。實(shí)際工作中，應(yīng)嚴(yán)格按照已選好的材料、混凝土配合比及技術(shù)組織方案實(shí)施：要注重原材料的檢驗(yàn)批次并及時(shí)對(duì)比分析檢驗(yàn)結(jié)果，一旦發(fā)現(xiàn)原材料質(zhì)量不穩(wěn)定，要及時(shí)停止使用或調(diào)整配合比以滿足設(shè)計(jì)要求；要注重混凝土振搗及振搗效果，避免出現(xiàn)混凝土構(gòu)筑物中夾雜氣泡和局部不密實(shí)；諸如此類問題，若施工中未加控制，則必定會(huì)產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，從而無法達(dá)到耐久性要求。因此，做好施工過程控制，減少質(zhì)量缺陷、降低質(zhì)量缺陷等級(jí)，能更好地滿足混凝土工程耐久性要求。

4 結(jié)語

綜上所述，耐久性是高性能混凝土重要指標(biāo)之一，但衡量耐久性的指標(biāo)很少，在常規(guī)檢驗(yàn)中也并不一定涉及，所以在實(shí)際工作中應(yīng)做出相應(yīng)的調(diào)整，并通過施工質(zhì)量控制保證耐久性，以此滿足實(shí)際要求。

【參考文獻(xiàn)】

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