鐵路混凝土施工工藝質(zhì)量分析

楊飛飛

(中鐵一局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西 咸陽 712000)

0 前 言

在鐵路橋梁施工過程中，混凝土施工工藝充當(dāng)了人體骨架的作用，不僅帶動(dòng)著各個(gè)施工環(huán)節(jié)的有序進(jìn)行，而且決定了鐵路橋梁整體的質(zhì)量。因此，混凝土作為基本成分，在施工時(shí)應(yīng)確保其質(zhì)量，為整體施工質(zhì)量奠定基礎(chǔ)?；炷林饕啥喾N原材料構(gòu)成，而原材料質(zhì)量直接決定混凝土的質(zhì)量，所以原材料檢測過程中務(wù)必要做到規(guī)范、嚴(yán)謹(jǐn)。此外，配合比設(shè)計(jì)、攪拌、運(yùn)輸和澆筑等過程因素都會(huì)影響混凝土質(zhì)量。要想確?；炷猎阼F路橋梁建設(shè)施工中的質(zhì)量，必須進(jìn)行深入的分析和研究，利用專業(yè)人員在鐵路橋梁中的工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和豐富學(xué)識(shí)來不斷改善和優(yōu)化混凝土工藝。

混凝土工藝質(zhì)量的控制，首先要保障混凝土內(nèi)部質(zhì)量，應(yīng)考慮到多方面的因素，不僅原材料檢驗(yàn)要合格，而且施工過程中的工藝方式也會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。施工作業(yè)環(huán)節(jié)中，提高工藝操作、優(yōu)化材料性能對(duì)保證混凝土內(nèi)部質(zhì)量具有核心作用[1]；其次，應(yīng)控制好混凝土表觀成型，可以通過混凝土成型后的顏色來控制。此外，通過考慮工程的整體布局結(jié)構(gòu)形式，來保證質(zhì)量監(jiān)督，從而滿足施工要求。

鐵路橋梁主要特點(diǎn)有荷載大、承載作用強(qiáng)、抗沖擊力高。必須保證橋梁具有足夠強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使其滿足使用要求。鐵路橋梁一般都在山區(qū)地段，其主要特點(diǎn)如下。

1)因受到地形條件的影響，跨度超過100 m的橋梁比較多。

2)我國多采用跨區(qū)間式的無縫鋼軌鋪設(shè)方法，以控制橋梁的縱向位移，因而縱向剛度一般比較大。

3)鐵路橋梁使用期限比較長，考慮到橋梁自身的特殊結(jié)構(gòu)，所以必須針對(duì)鐵路橋梁的耐久性進(jìn)行特別設(shè)計(jì)，從而延長使用壽命。

應(yīng)對(duì)鐵路混凝土施工質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的科學(xué)控制，唯有科學(xué)地控制混凝土材料、配合比比例、攪拌方式以及澆筑工藝，才能保證鐵路混凝土橋梁施工的整體質(zhì)量。各工序按施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行過程控制，施工時(shí)應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)全面檢查，合理掌控施工的整體布局、結(jié)構(gòu)型式，保證對(duì)應(yīng)質(zhì)量監(jiān)督滿足施工要求。

1 原材料質(zhì)量檢驗(yàn)

混凝土原材料的質(zhì)量直接關(guān)系到混凝土在施工過程中的特性優(yōu)勢的發(fā)揮，對(duì)混凝土原材料質(zhì)量控制是工程建設(shè)質(zhì)量控制中的重要內(nèi)容。混凝土是由水泥、砂、石、摻合料和水以及根據(jù)需要加入適量的外加劑等材料組成的，所以正確、合理地選擇原材料是控制混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的主要措施之一。

1.1 水 泥

重點(diǎn)檢查水泥的凝結(jié)時(shí)間、安定性、膠砂強(qiáng)度、比表面積和氯離子含量等。按同一廠家、同一等級(jí)、同一品種的水泥，不超過500 t為一批，每批抽檢一次，或按出廠編號(hào)對(duì)必要試驗(yàn)的項(xiàng)目進(jìn)行復(fù)檢，隨到隨檢，發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)告試驗(yàn)室主任及相關(guān)人員。通過膠砂稠度初步對(duì)比水泥的需水量，定期進(jìn)行配合比試驗(yàn)，跟蹤生產(chǎn)、運(yùn)輸、澆筑過程中混凝土的用水量及狀態(tài)的變化。注意觀察不同時(shí)期的水泥顏色，如果水泥顏色突變，則要慎重使用，避免工程事故，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水泥中的摻合料或熟料變化、調(diào)包、誤用粉煤灰等。

1.2 砂 子

重點(diǎn)檢測砂子的細(xì)度模數(shù)、顆粒級(jí)配、含泥量、泥塊含量、云母含量、輕物質(zhì)含量和有機(jī)物含量等。砂子應(yīng)先目測含泥量、泥塊含量等指標(biāo)，同規(guī)格的砂以400 m3(或600t)為一批次。根據(jù)不同的環(huán)境等級(jí)要求，對(duì)砂子等含泥量要求會(huì)有所不同，一般高強(qiáng)度混凝土要求含泥量和泥塊含量不超過2%和0.5%，砂子等細(xì)度模數(shù)控制在2.6～3.0。含泥量和泥塊含量會(huì)使集料表面包覆，使集料和摻合料粘貼效果變差，導(dǎo)致拌和物用水量增加，降低混凝土強(qiáng)度，同時(shí)還會(huì)增加混凝土拌和物的用水量；此外，砂中含有云母、輕物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、硫化物等有害物質(zhì)，這些有害物質(zhì)也會(huì)對(duì)混凝土的抗?jié)B性產(chǎn)生影響，甚至腐蝕膠凝材料，降低混凝土強(qiáng)度及耐久性。

1.3 石

重點(diǎn)檢測石子的顆粒級(jí)配、壓碎指標(biāo)值、含泥量、泥塊含量、針片狀含量和表觀密度等，用于高強(qiáng)度混凝土等粗骨料主要控制項(xiàng)目還包括巖石抗壓強(qiáng)度。對(duì)進(jìn)廠石子應(yīng)先進(jìn)行目測含泥量、泥塊含量等指標(biāo)，同規(guī)格的石子以400 m3(或600 t)為一批次，不足400 m3(或600 t)時(shí)，也按一批次檢驗(yàn)。碎石是質(zhì)地堅(jiān)固﹑吸水率低﹑膨脹系數(shù)小的各種硬質(zhì)天然巖石經(jīng)過人工或機(jī)械破碎、篩分而得到的強(qiáng)度一致，且與膠凝材料漿膠結(jié)力強(qiáng)連續(xù)集配碎石，保證混凝土具有良好的和易性和密實(shí)性，不易產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

1.4 外加劑

應(yīng)選用能明顯提高混凝土耐久性且品質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)品，外加劑與摻合料之間應(yīng)具有良好的相容性，其摻量經(jīng)試驗(yàn)確定，重點(diǎn)檢測外加劑的混凝土性能和外加劑勻質(zhì)性兩方面，混凝土性能主要控制項(xiàng)目有減水率、凝結(jié)時(shí)間差和抗壓強(qiáng)度比，勻質(zhì)性方面主要控制項(xiàng)目應(yīng)包括pH值、氯離子含量和堿含量。此外，減水劑和引氣劑控制項(xiàng)目還應(yīng)包括含氣量。材料進(jìn)廠需要檢查生產(chǎn)單位、外加劑品種、隨車“產(chǎn)品質(zhì)量合格證”，同廠家、同編號(hào)、同出場日期等每50 t為一批。做到每車進(jìn)行混凝土試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均合格后方可入罐。外加劑與水泥及礦物摻合料之間應(yīng)具有良好的相容性，其品種和摻量需要試驗(yàn)確定。

1.5 摻合料

重點(diǎn)檢查摻合料的生產(chǎn)單位、摻合料的品種、隨車“產(chǎn)品質(zhì)量合格證”等。常用的混凝土摻合料有粉煤灰、?；郀t礦渣、火山灰類物質(zhì)，或幾種摻合料復(fù)配而成的復(fù)合摻合料。對(duì)進(jìn)廠粉煤灰應(yīng)車車檢測細(xì)度、需水量比以及燒失量，檢測合格方可入罐?；炷林谐Ｔ趽饺氲V物摻合料的同時(shí)摻入減水劑，可節(jié)約水泥，盡量減少用水量和膠凝材料用量，提高混凝土強(qiáng)度、耐久性。

2 混凝土配合比控制

混凝土配合比參數(shù)應(yīng)根據(jù)圖紙上混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限、所處環(huán)境條件﹑環(huán)境作用等級(jí)和施工工藝等確定。再通過計(jì)算、試配、試拌確定合理的混凝土配合比比例，這樣能充分發(fā)揮混凝土的優(yōu)勢，提高其各項(xiàng)性能，從而使整個(gè)施工過程更順利，而且這種做法無形中也使施工時(shí)間和成本得到了控制。施工單位必須對(duì)相同強(qiáng)度等級(jí)的混凝土進(jìn)行一次配合比選定試驗(yàn)，每當(dāng)原材料發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)重新進(jìn)行配合比選定試驗(yàn)，監(jiān)理單位應(yīng)當(dāng)對(duì)配合比選定試驗(yàn)及報(bào)告進(jìn)行檢查。

在原材料進(jìn)入施工現(xiàn)場之后，可以進(jìn)行混凝土的試澆，選取大樣展開試驗(yàn)、試配和鑒定驗(yàn)證等工作，對(duì)混凝土的配合比、施工工藝、施工機(jī)具的適應(yīng)性進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)混凝土施工經(jīng)歷不同季節(jié)時(shí)，宜根據(jù)氣候條件，選定適宜的配合比，并制定相應(yīng)的施工技術(shù)措施。

不同環(huán)境條件下，礦物摻合料有所不同，具體應(yīng)根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求選用。通過摻加減水劑、引氣劑等外加劑來減少用水量，摻優(yōu)質(zhì)的粉煤灰和磨細(xì)礦渣粉或硅灰等礦物摻合料，從而提高混凝土的強(qiáng)度。在確定好配合比原材料后進(jìn)行試拌，試拌過程中，通過水膠比和砂率的變化采用三種不同的配合比開展試拌，每個(gè)配合比至少制作一組試件。對(duì)于試拌出的混凝土試塊，既要保證混凝土堿含量及氯離子含量合格，又要保證最大水膠比、最小膠凝材料用量滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)，混凝土強(qiáng)度及其他力學(xué)性能、拌和物性能、長期性能和耐久性能也要達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

3 控制混凝土的拌制

混凝土攪拌方式主要分為機(jī)械攪拌和人工攪拌兩種。通常情況下，在鐵路橋梁混凝土建設(shè)過程中使用的多為機(jī)械攪拌，工廠化生產(chǎn)，嚴(yán)格保證混凝土原料質(zhì)量。攪拌機(jī)的性能及維護(hù)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。其各種原材料計(jì)量設(shè)備應(yīng)檢定合格，計(jì)量偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定，其投料順序宜為：先投入骨料、水泥和礦物摻合料。攪拌均勻后，再加入水和外加劑(粉體外加劑應(yīng)與礦物摻合料同時(shí)投入)，直至攪拌均勻?yàn)橹?，且水泥的入機(jī)溫度不應(yīng)高于55℃。

保證混凝土中的各組分混合均勻，應(yīng)嚴(yán)格控制攪拌時(shí)間，其指全部材料裝入攪拌機(jī)開始攪拌至攪拌結(jié)束卸料為止所經(jīng)歷的時(shí)間。攪拌時(shí)間應(yīng)根據(jù)混凝土配合比和攪拌設(shè)備情況通過試驗(yàn)確定，特殊混凝土攪拌時(shí)間宜適當(dāng)延長[2]。使用攪拌機(jī)攪拌時(shí)，攪拌機(jī)應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速，并控制好攪拌時(shí)間，延長拌和物時(shí)間，會(huì)增加混凝土的強(qiáng)度，但延長太多，反而會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度。

4 混凝土運(yùn)輸及澆筑管理

混凝土運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力應(yīng)適應(yīng)混凝土凝結(jié)時(shí)間和澆筑速度的需要，澆筑完畢的時(shí)間不應(yīng)超過混凝土的初凝時(shí)間。保證澆筑過程連續(xù)進(jìn)行，要求盡快運(yùn)達(dá)澆筑地點(diǎn)，運(yùn)輸設(shè)備應(yīng)具備防止混凝土發(fā)生離析、漏漿、泌水的功能，并保證坍落度不能有較大的損失。同時(shí)，應(yīng)注意防曬與防凍。因此，如何選擇混凝土的運(yùn)輸方案和運(yùn)送方法是十分重要的問題。在運(yùn)輸過程中，應(yīng)從這幾個(gè)方面考慮：混凝土自身的性能、設(shè)備及技術(shù)條件、運(yùn)輸距離和方式、當(dāng)?shù)氐臍夂蚣疤鞖鉅顩r、經(jīng)濟(jì)合理等。

混凝土澆筑應(yīng)從各方面考慮，澆筑方法和工藝直接影響混凝土的物理性能，會(huì)對(duì)混凝土質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在澆筑前，檢查鋼筋和模板的尺寸，預(yù)留孔洞，預(yù)埋構(gòu)件位置和模板的穩(wěn)定性、牢固性、緊密度也應(yīng)檢查清楚，并把模板表面清理干凈，且必須刷隔離劑或脫模劑，對(duì)模板澆水以充分潤濕，確?；炷恋臐仓|(zhì)量。若發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)立即停止?jié)仓Ｔ谑┕み^程中通常使用插入式振搗器，振搗棒插入下層已振混凝土深度應(yīng)不小于5 cm，嚴(yán)格控制振搗時(shí)間，一般在20 s左右，嚴(yán)防漏振或過振。采用附著式振搗器時(shí)，則應(yīng)合理控制澆筑厚度，一般控制在30～40 cm范圍內(nèi)，確?；炷琳駬v密實(shí)。

5 結(jié)束語

經(jīng)過長時(shí)間發(fā)展，我國在橋梁設(shè)計(jì)方面取得了輝煌的成就，已接近世界先進(jìn)水平，鐵路混凝土施工工藝不斷發(fā)生變化，雖然現(xiàn)代混凝土工藝水平有一定提高，但是對(duì)材料性能、拌制、澆筑等施工過程仍需進(jìn)行全面優(yōu)化改進(jìn)，為了提高鐵路橋梁混凝土的質(zhì)量、使用壽命和安全性，必須選擇適當(dāng)?shù)幕炷潦┕すに嚕瑥亩岣呋炷潦┕べ|(zhì)量。