無砟軌道工程高性能混凝土施工技術(shù)分析

劉友儒

(廣東省交通運(yùn)輸技師學(xué)院，廣東 廣州 510000)

1 高性能混凝土的特點(diǎn)

高性能混凝土的配制采用了最新的技術(shù)，與普通混凝土相比性能大幅度提高，體現(xiàn)出更強(qiáng)的耐久性、適用性，在應(yīng)用中體現(xiàn)出抗?jié)B性，還具有穩(wěn)定的強(qiáng)度。高性能混凝土體現(xiàn)出很好的和易性。混凝土的工作流動性好，在成型中不會發(fā)生斷層、離析，易于成型；在泵送與灌注中可以保證泵送效果與自密實(shí)效果?；炷脸跄陂g水化熱較低，凝結(jié)后收縮變形小，體積穩(wěn)定率較高?；炷吝€具有高含氣量、低膠材、低用水量、低坍落度的特點(diǎn)。外加劑通過雙摻可以提高引氣劑用量；低坍落度有利于提升混凝土的強(qiáng)度，保證抗裂性能。高性能混凝土不需要振搗就可以自動填充到模板的角落，可以消除漏振、過振引發(fā)的缺陷，保證了耐久性不足。應(yīng)用存在抗凍要求的引氣混凝土，可以消除混凝土在振搗中含氣量損失過大對抗凍性造成的影響?；炷恋挠不w性能可以保證抵抗外部的侵蝕，體現(xiàn)出更好的抗裂效果。

2 高性能混凝土的影響因素

2.1 溫度效應(yīng)

針對高性能混凝土，在施工中結(jié)合溫度效應(yīng)加以控制。溫升影響因素包括澆筑工藝、水化熱的發(fā)生量、堿骨料的影響等。施工工藝還會影響到散熱速率，溫度效應(yīng)還與澆筑的環(huán)境條件有關(guān)，最有代表性的是澆筑溫度、水化熱、混散熱速率。在無砟軌道工程的施工中，高性能混凝土膠凝強(qiáng)度高于400 kg/m3。通常工程規(guī)模大，施工會持續(xù)較長的時(shí)間。高性能混凝土凝結(jié)后散熱速度較慢。在持續(xù)施工中，會集中澆筑，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部由于水化放熱反應(yīng)強(qiáng)烈，熱量會集中產(chǎn)生，會發(fā)生聚集，不能有效排出，因此溫升快。在澆筑初始階段，混凝土發(fā)生初凝時(shí)本體的強(qiáng)度不足，彈性模量也較小，在溫度下降時(shí)會發(fā)生收縮，變形過程中如果缺少外部約束力，在水化熱作用下會有溫升，導(dǎo)致變形的發(fā)生。混凝土在齡期凝固中強(qiáng)度與彈性模量會增加，會發(fā)生收縮變形。

2.2 混凝土的塑性收縮及干縮

高性能混凝土在澆筑時(shí)存在塑性收縮。混凝土在完成澆筑后會發(fā)生特別集中的水化反應(yīng)，這一時(shí)期，混凝土結(jié)構(gòu)中的分子鏈處于快速形成中，在泌水中蒸發(fā)量增大，會發(fā)生失水收縮，因此塑性變形產(chǎn)生。研究表明，高性能混凝土的塑性收縮量會大于1%。骨料在下沉的過程中，如果鋼筋不能發(fā)揮阻擋作用，順著鋼筋的長度方向會產(chǎn)生縱同裂縫?；炷涟l(fā)生硬化的過程中，表層水分蒸發(fā)中會持續(xù)減少，濕度降低，體積會同時(shí)縮小，發(fā)生干縮現(xiàn)象。高性能混凝土由于體量大，表層水分與內(nèi)部水分損失速度有所不同，表面收縮量如果大于內(nèi)部，收縮不均勻時(shí)會引發(fā)收縮變形。但是內(nèi)部存在約束作用，在載荷的持續(xù)作用下，如果外部拉力超過了本體的抗拉強(qiáng)度，會產(chǎn)生收縮裂縫。

2.3 水泥細(xì)度的影響

不同牌號水泥的物理性能也有所不同。比如顆粒度會存在差異，比表面積會不一樣。比表面積地凝結(jié)效果會產(chǎn)生影響。針對高性能混凝土在施工中的應(yīng)用，顆粒度若過細(xì)，在早期凝固階段水化熱會中劇烈，受溫度的影響會產(chǎn)生裂縫，影響到混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。有研究表明，顆粒度愈細(xì)，干燥期間發(fā)生變形就會越大，更易發(fā)生開裂問題。在施工材料的選擇中，要合理選擇水泥的顆粒度，在保證凝固效果的同時(shí)，還要考慮到強(qiáng)度。

3 無砟軌道工程高性能混凝土的使用要點(diǎn)

3.1 混凝土的配比要求

無砟軌道工程要求混凝土拌合物具有較高的性能，具體內(nèi)容要考慮到:混凝土要保證和易性與流動性，還要保證小的收縮率。用于拌合混凝土的水泥強(qiáng)度等級要大于42.5。砂石的粒度要符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。細(xì)骨料的級配要合理。粗骨料要采用堅(jiān)硬、空隙率比小的石料。應(yīng)用于高性能的混凝土，要對骨料降溫，拌和混凝土可以使用低溫水，以防止開裂。

3.2 澆筑和養(yǎng)護(hù)

對于鐵路無砟軌道施工，針對澆筑、養(yǎng)護(hù)施工要采用綜合性能優(yōu)越的設(shè)備，這樣可以保證混凝土施工的效率、質(zhì)量。如在隧道施工，采用新型鋪軌小吊可以保證混凝土的運(yùn)送效率，從節(jié)省時(shí)間角度可以保證混凝土的性能，還可以保證施工進(jìn)度。無砟軌道工程的養(yǎng)護(hù)可以采用性能突出的噴淋養(yǎng)護(hù)設(shè)施，以合理控制養(yǎng)護(hù)水分，養(yǎng)護(hù)齡期養(yǎng)護(hù)與溫度控制可以保證效果。無砟軌道工程施工中保證了混凝土的強(qiáng)度與耐久性，可以消除由于施工引發(fā)的和易性變化、后期強(qiáng)度不足等缺陷。

3.3 溫度控制

環(huán)境溫度會對混凝土的結(jié)構(gòu)與施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。施工中對于溫度沒有加以控制，或者控制效果不好，混凝土結(jié)構(gòu)受到內(nèi)外部溫差的影響，易產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重時(shí)會有變形發(fā)生?；炷两Y(jié)構(gòu)物本體的強(qiáng)度受到影響。在混凝土施工中，在施工中要分析混凝土的類型，以確定溫度控制方法，還要結(jié)合施工區(qū)域的環(huán)境條件，以發(fā)揮高性能混凝土的優(yōu)勢。比如澆筑中，對于入模溫度的控制要低于30 ℃，在冬季入模溫度要高于5 ℃。在養(yǎng)護(hù)期間，要保證混凝土的芯部溫度低于60 ℃?；炷恋男静颗c表面的溫差要低于20 ℃?；炷帘砻媾c環(huán)境的溫差要低于15 ℃。混凝土結(jié)構(gòu)表面與養(yǎng)護(hù)用水的溫差不能高于10 ℃。在軌道工程中，為了保證混凝土結(jié)構(gòu)的性能，不同工序的溫度要嚴(yán)格測量，要有把控措施。

3.4 材料與配制

無砟軌道工程中，施工中除了要考慮到混凝土的成分配置對施工質(zhì)量產(chǎn)生的影響。在施工中，材料質(zhì)量若有缺少，不能達(dá)到鐵路工程的設(shè)計(jì)要求，或工藝有缺陷等，難以保證混凝土的性能。此外，混凝土在配置時(shí)，沒有依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，只是根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)，會導(dǎo)致混凝土的性能不能達(dá)到無砟軌道工程的要求，影響工程的質(zhì)量。

4 無砟軌道工程高性能混凝土施工控制措施

4.1 混凝土的攪拌

在無砟軌道工程中，要保證高性能混凝土的使用，保證混凝土的充分?jǐn)嚢?。在攪拌操作中，要依?jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。各類原料的投放順序要依據(jù)規(guī)定，攪拌時(shí)間要保證足夠，還要針對無砟軌道工程的施工特點(diǎn)。施工中要控制水灰比；拌和時(shí)要考慮到物料的坍落度，防止由于坍落度對混凝土質(zhì)量造成的不利影響。使用添加劑時(shí)，加入量要保證準(zhǔn)確。各類材料要充分融合，以保證混凝土結(jié)構(gòu)不同部位的強(qiáng)度均勻。

4.2 溫度控制的有效控制

在針對高性能混凝土的使用，關(guān)鍵點(diǎn)是溫度的合理控制。施工準(zhǔn)備階段，技術(shù)方案要結(jié)合高性能混凝土的特點(diǎn)、氣候特點(diǎn)分析存在的不可預(yù)測因素，結(jié)合無砟軌道工程的特點(diǎn)明確溫控方案，施工中的分層要保證長度、寬度的合理，還要保證厚度的科學(xué)性，針對不同的澆筑層，要保證前后工序搭接長度與間隔時(shí)間的科學(xué)合理；澆筑時(shí)還要結(jié)合氣候條件，對原料進(jìn)行升溫或降溫處理，以保證施工效果。如拌合可用水冷卻降低澆筑溫度。在氣溫較高的天氣施工，要單次澆筑厚度要適當(dāng)減少，還可采用分層澆筑的方式保證散熱效果，通水管也以降溫。施工中溫度到最高值的時(shí)間要盡可能延長，降溫梯度要科學(xué)。某鐵路工程的降溫曲線如圖1所示。在澆筑時(shí)采用分層、分塊的方式，控制了入模溫度，控制了施工冷縫；澆筑后，表面水泥漿要保濕，避免龜裂。

圖1 混凝土的溫降曲線

4.3 混凝土的澆筑與搗注

澆筑可依據(jù)平面分條的方式，還要對厚度加以控制，以保證澆筑初期混凝土的散熱效果，下料可以借助溜槽來輔助。下料操作要保證振搗的充分有效，上層混凝土澆筑時(shí)間要發(fā)生下層混凝土初凝階段，以防產(chǎn)生冷縫。高性能混凝土的使用要保證效果，振搗也關(guān)鍵工序，要防止發(fā)生過振或漏振。要具體的操作中，保證振搗充分均勻。振搗操作后要緊跟著開始布料。振搗棒插入點(diǎn)要保證分布合理，力求均勻。振點(diǎn)間距要小于振搗棒有效作用范圍以內(nèi)。針對模板邊緣的振搗，要注重保證充分振搗，徹底趕盡邊緣殘余的氣泡。在初凝前，二次振搗要保證混凝土的密實(shí)度，防止內(nèi)部存在細(xì)微裂縫。

4.4 混凝土施工后的養(yǎng)護(hù)與驗(yàn)收

施工后，后期的養(yǎng)護(hù)也是消除缺陷的關(guān)鍵工序。在初凝時(shí)，要保證表面的濕潤，可覆蓋薄膜，薄膜下布水管，以保證混凝土表面長久保濕。為了保證養(yǎng)護(hù)效果，要考慮到避免水分的過快流失，可以在澆筑帶砌擋水線，采用蓄水的方式來保證養(yǎng)護(hù)效果?；炷琉B(yǎng)護(hù)的還要結(jié)合內(nèi)外部存在的溫差，以避免發(fā)生開裂。在軌道工程中，應(yīng)用高性能混凝土雖然有多方面的優(yōu)勢，但是養(yǎng)護(hù)中的保濕與保溫存在不利條件，要采取有利條件保證施工效果。如夏季用蓄水的方式，冬季用覆蓋表層的方式。針對高性能混凝土的驗(yàn)收要針對外觀尺寸，還要針對內(nèi)部的質(zhì)量。檢查外觀質(zhì)量能初步判斷內(nèi)部質(zhì)量。外觀檢查包括表面是否光滑，有無裂縫、露筋、蜂窩等缺陷。針對缺陷要有可靠的加固措施。針對尺寸檢查要借助測量，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙檢查外形是否相符。

4.5 高性能混凝土的防裂

高性能混凝土的防裂是關(guān)鍵?；炷恋慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要保證合理，受力均勻，避免應(yīng)力集中，還要消除水化熱的不利影響。如挖空非關(guān)鍵部位，土方重壓不僅可以減少混凝土使用量，還可以防止應(yīng)力集中。膨脹劑的使用可以預(yù)防結(jié)構(gòu)內(nèi)部過大拉應(yīng)力的影響。針對溫度應(yīng)力，要保證邊界結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，以防止產(chǎn)生裂縫。在高性能混凝土的施工中，配筋也是關(guān)鍵。配筋要結(jié)合高性能混凝土的強(qiáng)度。此外，應(yīng)用擴(kuò)張網(wǎng)可提升混凝土結(jié)構(gòu)的抗裂效果，防止產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。還可借助防裂纖維。防裂纖維的分散性較好，含水效果好，還具有較好的抗拉強(qiáng)度，可以保證拉附效果，抗裂防滲作用突出。

5 結(jié)束語

在無砟軌道工程中，針對高性能混凝土要分析施工技術(shù)，研究影響施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，把握要點(diǎn)，針對采取有效的控制措施，以保證施工效果。