高性能混凝土在高速鐵路施工中的應(yīng)用分析

李志兵

中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限公司 湖北 武漢 430073

由于在2001年，我國青藏高速鐵路在施工中，采用高性能混凝土，提高了施工質(zhì)量的同時，也為我國西部開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)，從而也使得高性能混凝土在高速鐵路項目工程中得到了廣泛的應(yīng)用。高性能混凝土主要具備著特殊性質(zhì)，能夠在外界因素的影響下，改變自身的性能。因此，在需要在施工中，針對施工項目以及施工環(huán)境，合理的設(shè)計混凝土配比方案，才能夠使高性能混凝土在實(shí)踐中應(yīng)用中，發(fā)揮出其主要的特性，從而滿足工程施工。

1 高性能混凝土在高速鐵路中的施工要求

高速鐵路施工對混凝土使用年限、抗凍性、抗裂性、抗?jié)B性等方面有著較高的要求，高性能混凝土能滿足各種環(huán)境下的施工要求，因而在施工中備受青睞。

1.1 使用年限

一般在鐵路工程中，對混凝土設(shè)計使用年限劃分了三個等級，并針對等級分析混凝土的使用年限。第一等級的混凝土，使用年限為30年，第二等級的混凝土，使用年限為60年，第三等級的混凝土，使用年限為100年。因此，在對混凝土進(jìn)行配比時，必須針對高速鐵路應(yīng)實(shí)際的施工項目情況，設(shè)計混凝土等級，確?；炷恋氖褂媚晗弈軌蜻_(dá)到高速鐵路的施工要求。

1.2 抗凍性

在高速鐵路工程施工中，需要針對冬天的溫度，對施工地區(qū)進(jìn)行劃分，分別為嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)和微冷地區(qū)，根據(jù)三個不同地區(qū)的最低氣溫，計算出平均值，溫度為-8℃?；炷恋膬鋈谄茐默F(xiàn)象會影響高速鐵路構(gòu)造物的結(jié)構(gòu)安全和使用年限，因此高速鐵路混凝土要具有一定的抗凍性，來適應(yīng)不同區(qū)域的高鐵建設(shè)。

1.3 抗裂性

在高速鐵路混凝土產(chǎn)生裂縫的原因主要有干縮裂縫、溫度裂縫，應(yīng)力裂縫。為了防止裂紋的產(chǎn)生，要求混凝土水化熱小，抗壓、抗拉強(qiáng)度高。高性能混凝土相對于普通混凝土而言，在初凝過程中散發(fā)的水化熱相對較小，能有效減少干縮裂縫的產(chǎn)生，而且抗壓、抗拉強(qiáng)度較高，因此所具備的抗裂性相對較高。

1.4 工期要求

高性能混凝土在高速鐵路施工的應(yīng)用中。需要對施工現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行勘測，結(jié)合施工環(huán)境以及當(dāng)?shù)貧鉁?，針對施工的具體需求以及施工進(jìn)度，從而對高性能混凝土進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計和管理，滿足施工工期要求。

1.5 抗?jié)B性

高速鐵路修建隧道、跨江河橋梁時，對混凝土的抗?jié)B等級有較高要求，因而需要使用抗?jié)B性較好的高性能混凝土。通常情況下，高性能混凝土中都會添加硅粉以及高效減水劑，這樣做的目的在于提升混凝土內(nèi)部的密度，進(jìn)而提升混凝土的抗?jié)B性能。隨著抗?jié)B性能的提升，高性能混凝土的強(qiáng)度也會隨之提升，相應(yīng)的混凝土的使用壽命也會隨之延長，因此采用抗?jié)B性能強(qiáng)的混凝土材料具有十分重要的意義，十分適合在告訴鐵路建設(shè)施工中應(yīng)用。

1.6 護(hù)筋性

鋼筋的強(qiáng)度會對高性能混凝土的整體質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，無論是混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還是混凝土的安全性能等，都會受到鋼筋強(qiáng)度的影響。而鋼筋的強(qiáng)度則會受到銹蝕作用的影響，如果鋼筋出現(xiàn)銹蝕，則會導(dǎo)致鋼筋強(qiáng)度大幅度下降。相較于普通混凝土，高性能混凝土的水膠比較低，因此高性能混凝土的致密性更高。這種情況下，會使混凝土中的孔隙率降低，具有更強(qiáng)的護(hù)筋性，能夠?qū)︿摻钇鸬礁佑行У谋Ｗo(hù)作用，減少鋼筋銹蝕現(xiàn)象的發(fā)生，保證鋼筋的強(qiáng)度不會受到影響。

2 高性能混凝土在高速鐵路中的應(yīng)用對策

由于近年來高速鐵路建設(shè)在我國飛速發(fā)展，高速鐵路建設(shè)環(huán)境復(fù)雜化，因此需要制定合理的對策來滿足高性能混凝土施工質(zhì)量要求和經(jīng)濟(jì)效益。

2.1 勘察環(huán)境類別和環(huán)境等級

在高速鐵路施工的過程中，需要勘察施工現(xiàn)場的環(huán)境類別和環(huán)境作用等級，對高性能混凝土進(jìn)行耐久性設(shè)計。高速鐵路施工所面臨的環(huán)境主要有碳化環(huán)境、氯鹽環(huán)境、化學(xué)侵蝕環(huán)境、鹽類結(jié)晶破壞環(huán)境、凍融破壞環(huán)境、磨蝕環(huán)境。施工前要根據(jù)設(shè)計技術(shù)參數(shù)和勘察取樣檢測，判定環(huán)境作用的等級，從而因地制宜確定高性能混凝土需要具備何種特性以抵抗環(huán)境破壞。

2.2 合理控制高性能混凝土配比材料

在混凝土的制作中，需要用到砂、碎石、水泥、礦物摻合料以及外加劑材料。首先，在砂的選用時要選擇級配良好、質(zhì)地均勻堅固、吸水率低的中粗砂作為高性能混凝土的原材料，而且砂的含泥量、云母含量、硫化物及硫酸鹽含量等有害物質(zhì)要滿足技術(shù)要求，如果有害物質(zhì)含量超標(biāo)會使混凝土和易性較差，而且坍落度損失快，容易被腐蝕，會影響高性能混凝土的施工質(zhì)量。其次，在碎石的使用中，要想合理的控制高性能混凝土的強(qiáng)度質(zhì)量，那么就需要控制拌和料中的碎石壓碎值，碎石的級配良好、含泥量小、吸水率低。水泥宜采用水化熱相對較小、標(biāo)準(zhǔn)稠度低的硅酸鹽水泥或普硅酸鹽水泥，水泥的比表面積、游離氧化鈣含量、堿含量、C3A含量、氯離子含量等參數(shù)要滿足高性能混凝土技術(shù)要求。礦物摻合料的品種宜為優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰、磨細(xì)礦渣粉等，礦物摻合料能提高混凝土的耐久性。粉煤灰能減少了用水量，改善了混凝土拌和物的和易性，減少了混凝土的徐變，減少水化熱，提高混凝土抗?jié)B能力。硅灰能顯著提高混凝土抗壓、抗折、抗?jié)B、防腐、抗沖擊及耐磨性能，能提高混凝土在氯鹽污染侵蝕、硫酸鹽侵蝕、高濕度等惡劣環(huán)境的耐久性。外加劑應(yīng)選用高效減少劑或復(fù)合減減少劑，外加劑能減少水的用量，增加混凝土的和易性，提高混凝凝土強(qiáng)度，在混凝土中摻加適量的引氣劑能大大提高混凝土的抗?jié)B性。

2.3 高性能混凝土施工過程中的質(zhì)量控制

在高性能混凝土的施工程序分別包含了配比、拌和、澆筑、養(yǎng)護(hù)、拆模。在配比中，需要根據(jù)高速鐵路施工要求，根據(jù)施工結(jié)構(gòu)對原材料合理的進(jìn)行配比，為了保證高性能混凝土的質(zhì)量，盡可能采用現(xiàn)代化計量工具，保證數(shù)據(jù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，并及時注意施工現(xiàn)場情況，對高性能混凝土原材料配比進(jìn)行及時的調(diào)整，確保高性能混凝土能夠滿足實(shí)際施工需求。

在拌和中，需要按照高速鐵路的設(shè)計要求，做好原材料的配比，在制作高性能混凝土?xí)r，需要根據(jù)混凝土制作要求，嚴(yán)格把控制作順序，將原材料進(jìn)行拌和均勻，從而保證高性能混凝土的質(zhì)量。混凝土拌和后要有良好的和易性，混凝土的出機(jī)溫度要滿足要求，通常通過水溫和骨料的溫度來調(diào)整出機(jī)溫度?；炷恋某鰴C(jī)溫度按下式計算：

式中 T1——混凝土的出機(jī)溫度（℃）；Tcc——水泥的溫度（℃）；Ts——摻合料的溫度（℃）；Tsa——砂子的溫度（℃）；Tg——石子的溫度（℃）；TP——攪拌機(jī)棚內(nèi)的溫度（℃）；mcc——水泥用量（kg）；ms——摻合料用量（kg）；msa——砂子用量（kg）；mg——石子用量（kg）；ωsa——砂子的含水率（%）；ωg——石子的含水率（%）；cw——水的比熱容（kJ/（kg·K））；ci——冰的熔解熱（kJ/（kg·K））。

在澆筑過程時要控制好入模時的溫度（入模溫度控制在5-30℃），分層振搗密實(shí)，澆筑過程要連續(xù)，避免產(chǎn)生冷縫而影響結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量，由于澆筑過程中混凝土產(chǎn)生水化熱，要控制好混凝土的溫度，在大體積混凝土澆筑時要采用溫控系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在養(yǎng)護(hù)工作中，需要根據(jù)施工標(biāo)準(zhǔn)，對凝固后的混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。養(yǎng)護(hù)工作對高速鐵路的施工質(zhì)量具有著極大的影響，養(yǎng)護(hù)工作是否到位，直接影響了高性能混凝土日后的使用情況。因此，在養(yǎng)護(hù)工作中，需要保證高性能混凝土表面達(dá)到濕潤，也可使用養(yǎng)生液對高性能混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。此外，在養(yǎng)護(hù)工作中，需要維持混凝土的表面溫度和濕度，才能夠保證高性能混凝土的成型。養(yǎng)護(hù)是指混凝土凝固成型，對于高性能混凝土施工而言，養(yǎng)護(hù)是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，科學(xué)合理的養(yǎng)護(hù)在很大程度上影響著高性能混凝土的施工質(zhì)量，甚至?xí)o高速鐵路日后的使用效果產(chǎn)聲影響。在養(yǎng)護(hù)過程中要保持高性能混凝土表面的濕潤，養(yǎng)護(hù)的時間通常需要持續(xù)14天左右。在養(yǎng)護(hù)過程中可以應(yīng)用混凝土養(yǎng)生液進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，針對大面積混凝土的養(yǎng)護(hù)，應(yīng)結(jié)合施工實(shí)際情況單獨(dú)制定養(yǎng)護(hù)方案，這樣才能保證養(yǎng)護(hù)的效果。

3 結(jié)論

現(xiàn)如今，高性能混凝土已經(jīng)在我國建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用，但要想達(dá)到工程預(yù)期目標(biāo)，則必須合理的設(shè)計高性能混凝土的配比方案，嚴(yán)格的按照施工標(biāo)準(zhǔn)，制作高性能混凝土。并針對實(shí)際施工情況，要采取相應(yīng)的解決方案，降低高性能混凝土收縮性，確保高性能混凝土的流動性達(dá)到施工要求。因此，在高速鐵路工程中，需要深入高性能混凝土的配比進(jìn)行研究，找出最為適合工程的配料，并嚴(yán)格控制高性能混凝土澆筑情況，確保高性能混凝土能夠在高速鐵路施工中發(fā)揮出最大的優(yōu)勢。