贛深鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道揭板工藝性試驗自密實混凝土性能調(diào)整研究

摘要：自密實混凝土無需振搗，大大提高了施工生產(chǎn)效率，人工的需求數(shù)量和勞動強度大幅降低。自密實混凝土能較好的改善施工環(huán)境生產(chǎn)和混凝土構(gòu)造物表面質(zhì)量，提高施工速度，降低施工成本。自密實混凝土對施工環(huán)境敏感，適應(yīng)性較差，對原材料質(zhì)量的穩(wěn)定性要求較高，混凝土損耗率較大。以贛深高速鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道結(jié)構(gòu)揭板工藝性試驗為背景，論述自密實混凝土性能調(diào)整過程。

關(guān)鍵詞：高速鐵路CRⅢ型板;自密實混凝土;揭板試驗;性能調(diào)整

1" "贛深鐵路項目工程簡介

中鐵十九局集團贛深鐵路八標(biāo)項目正線長度30.567km，線路包含聯(lián)絡(luò)線、既有廣深Ⅰ與Ⅱ線改建工程，施工項目包括箱梁預(yù)制、路基、涵洞、橋梁、隧道，其中雙線特大橋為17744延米（4座），單線特大橋為6970.37延米（5座），雙線大橋為812.61延米（4座），無砟道床60.17km，CRTSⅢ型板無砟軌道結(jié)構(gòu)自密實混凝土生產(chǎn)量大，工期緊、任務(wù)重。

2" "自密實混凝土工藝性試驗的意義

無砟軌道施工前應(yīng)進行線外工藝性試驗，自密實混凝土灌注是工藝性試驗的關(guān)鍵工序。高速鐵路CRⅢ型板無砟軌道結(jié)構(gòu)自密實混凝土，具有高流動性、間隙通過性、抗離析性、不泌水等特點，澆筑過程只靠自身重力（無需外力振搗）便可均勻填充密實[1]。

選取有代表性的直線和曲線等施工段落和工點，通過工藝性試驗對自密實混凝土性能、原材料質(zhì)量確定、施工方法、施工工藝流程、試驗檢測、質(zhì)量控制、工裝配備及物流組織等進行優(yōu)化完善，經(jīng)評估合格，可形成標(biāo)準(zhǔn)化的材料品質(zhì)、性能穩(wěn)定、施工工藝、質(zhì)量檢測、工裝配備等[2]。

3" "自密實混凝土特點

自密實混凝土就是在混凝土自身的重力作用下，無需人工及機械振搗，能夠自己靠自己重力流動，并能均勻密實填充模板的混凝土[3]。新拌自密實混凝土具有流動性好、不離析、不泌水，骨料分布均勻、性能敏感等特點。自密實混凝土的常規(guī)性能指標(biāo)如表1所示。

自密實混凝土無需振搗，大大提高了施工生產(chǎn)效率，人工的需求數(shù)量和勞動強度大幅降低。自密實混凝土能夠較好的改善施工環(huán)境生產(chǎn)和混凝土構(gòu)造物表面質(zhì)量，提高施工速度，降低施工成本。自密實混凝土在工程施工生產(chǎn)中也存在一些缺點，其對施工環(huán)境敏感，適應(yīng)性較差，對原材料質(zhì)量的穩(wěn)定性要求較高，混凝土損耗率較大[3]。

4" "自密實混凝土理論配比及原材料質(zhì)量情況

4.1" "自密實混凝土理論配比初步設(shè)計

CRTSⅢ型板無砟軌道結(jié)構(gòu)自密實混凝土理論配比，初步設(shè)計參數(shù)砂率為50%，碎石摻配比例為50%：50%，水灰比為0.33、減水劑摻量為1.2%、粉煤灰為20%單摻，初步設(shè)計的理論配合比如表2所示。

4.2" "自密實混凝土原材料質(zhì)量指標(biāo)要求

4.2.1" "水泥

選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，指標(biāo)需滿足TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.2" "粉煤灰

粉煤灰指標(biāo)滿足Q/CR596-2017《高速鐵路板式無砟軌道自密實混凝土》和TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.3" "細骨料

選用級配合理、質(zhì)地堅硬、吸水率低、空隙率小的潔凈天然河砂，細度模數(shù)不大于2.7（細度模數(shù)必須趨于穩(wěn)定，不能變化較大），級配范圍滿足II區(qū)或Ⅲ區(qū)，含泥量不大于2.0% ，其他指標(biāo)滿足TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.4" "粗骨料

選用粒形良好、質(zhì)地堅硬、膨脹系數(shù)小的潔凈碎石，宜采用二級配，最大公稱粒徑不大于16mm，針片狀含量不大于5.0%，含泥量不大于0.5%，其他指標(biāo)滿足TB/T3275-2018（鐵路混凝土）要求。

4.2.5" "減水劑

減水劑性能要穩(wěn)定，與膠材有良好的相容性，其性能滿足TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.6" "粘改劑

其指標(biāo)滿足Q/CR596-2017《高速鐵路板式無砟軌道自密實混凝土》。

4.2.7" "膨脹劑

膨脹劑性能符合GB23439規(guī)定的II型膨脹劑。

4.2.8" "水

其性能滿足TB/T3275-2018（鐵路混凝土）要求。

5" 自密實混凝土配制、灌注、揭板工藝性試驗調(diào)整過程

5.1" "自密實混凝土用主要原材料質(zhì)量情況

贛深鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道結(jié)構(gòu)自密實混凝土用水泥為P.O42.4普通硅酸鹽水泥，粉煤灰為I級粉煤灰，河砂細度模數(shù)2.5～2.7，含泥量1.2%～1.9%，碎石為反擊破整形兩級5～16mm配碎石，含泥量為0.3%～0.5%。

5.2" "自密實混凝土理論配合比試拌性能驗證調(diào)整

贛深鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道結(jié)構(gòu)自密實混凝土，按理論配合比室內(nèi)試拌過程中所用原材料指標(biāo)滿足要求，河砂細度模數(shù)為2.6～2.7。經(jīng)過按理論配合比室內(nèi)進行試拌，擴展度達到635mm，T500達到5s，含氣量達到5.8%。根據(jù)現(xiàn)場實際需要，保坍調(diào)整為2h無變化，3h滿足施工需求。

從混凝土性能指標(biāo)和觀感上分析，河砂細度模數(shù)偏粗，自密實混凝土包裹性欠缺，流動性較差。遂對該理論配合比砂率進行調(diào)整，砂率由50%調(diào)整為53%。經(jīng)調(diào)整后室內(nèi)試拌，擴展度達到660mm，T500達到3.8s，含氣量達到6.0%，經(jīng)室內(nèi)初步調(diào)整后，自密實混凝土性能改善明顯，包裹較好。砂率調(diào)整后理論配合比如表3所示。

5.3" "自密實混凝土灌注、揭板過程性能調(diào)整

5.3.1" "調(diào)整砂率灌板及揭板

按室內(nèi)試拌性能對砂率進行調(diào)整、灌板，自密實混凝土入模前各項常規(guī)性能指標(biāo)如下：擴展度為650mm，T500為4.5s，含氣量為7.3%，灌注時間為7min20s。揭板后板面邊角有較大工藝性氣泡和豆泡，觀察孔四周有發(fā)泡層，對板角進行切割觀察，骨料分部均勻，砂率良好。根據(jù)揭板效果，決定對自密實混凝土用減水劑組份進行調(diào)整。

5.3.2" "調(diào)整減水劑組份灌板及揭板

根據(jù)上一塊板的揭板效果，對減水劑組份進行調(diào)整。減水劑在原有組份不變的情況下加入0.5‰消泡劑，自密實混凝土入模前各項常規(guī)性能指標(biāo)擴展度達到630mm。T500達到6.0s。含氣量達到5.6%，灌注時間為13min10s。

自密實混凝土在灌注過程中，由于減水劑中加入消泡劑，混凝土的流動性明顯減小，混凝土灌注時間過長，揭板后板面無明顯有害氣泡。

觀察孔四周有發(fā)泡層，對板角進行切割觀察，骨料分部均勻，砂率良好。從灌注效果和揭板效果來看，自密實混凝土性能狀態(tài)不佳，遂對自密實混凝土用減水劑組份再做調(diào)整。

5.3.3" "調(diào)整減水劑組份灌板及揭板

根據(jù)上一塊板的灌注混凝土指標(biāo)和揭板后板面效果，對減水劑組份再進行調(diào)整。減水劑在原有減水、保坍組份不變的前提下，采用同時引入引氣劑和消泡劑，分別摻入0.2‰引氣劑和0.2‰消泡劑，自密實混凝土入模前各項常規(guī)性能指標(biāo)擴展度達到660mm，T500達到3.8s，含氣量達到6.0%，灌注時間為5min40s。

自密實混凝土在灌注過程中，混凝土各項性能指標(biāo)滿足要求，混凝土灌注時間適合，揭板后板面無明顯有害氣泡，板面平整、光滑。對板角進行切割觀察，骨料分部均勻，砂率良好，從灌注效果和揭板效果來看，自密實混凝土性能滿足要求。

6" "自密實混凝土強度驗證

根據(jù)最終自密實混凝土調(diào)整的參數(shù)進行混凝土強度驗證，自密實混凝土7d標(biāo)樣養(yǎng)護試件強度為35.1MPa，達到設(shè)計強度的88%，28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護抗壓強度為44.8MPa，達到設(shè)計強度的112%。根據(jù)上述結(jié)果可知，自密實混凝土強度滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

7" "自密實混凝土常見質(zhì)量問題控制

7.1" "流動性不佳

對于此問題，可選擇粒形良好、級配合理的粗骨料，根據(jù)河砂的細度模數(shù)調(diào)整合理的砂率，提高槳體量。根據(jù)試驗降低混凝土敏感性，尋找敏感平衡點。

7.2" "離析或泌水

對于此問題，需要考慮對混凝土增稠，具體可增加骨料用量、提高砂率、降低用水量、減小減水劑用量、降低粉煤灰摻量。根據(jù)試驗降低混凝土敏感性，尋找敏感平衡點。

7.3" "揭板后表面出現(xiàn)豆泡、浮漿、浮粉層

在自密實混凝土性能滿足要求的情況下，若混凝土表面出現(xiàn)豆泡、浮漿、浮粉層，需要適當(dāng)提高1%～2%的砂率。減水劑組份采用引氣劑和消泡劑同時摻入。尋找合適的引氣劑和消泡劑組份摻量點，嚴(yán)格控制減水劑，增加自密實混凝土攪拌時間。

7.4" "揭板后表面聚集大量工藝性氣泡

在自密實混凝土性能滿足要求的情況下，若混凝土表面出現(xiàn)豆泡、浮漿、浮粉層，需要適當(dāng)提高1%～2%的砂率。減水劑組份采用引氣劑和消泡劑同時摻入，尋找合適摻量點?？刂谱悦軐嵒炷凉嘧⑺俣?，改進施工工藝，利用灌注小車溜槽等施工工藝減少工藝性氣泡。在CRTSⅢ型板排氣孔觀察排槳質(zhì)量，確保無大氣泡排除時關(guān)閉排氣孔。自密實混凝土灌注完畢后，需對板面混凝土保壓一段時間，待觀察孔和灌注孔導(dǎo)管在自密實混凝土達到初凝后拆除，防止板腔內(nèi)混凝土擾動。

7.5" "自密實混凝土施工過程控制要點

自密實混凝土用原材料要嚴(yán)格檢驗，不同細度模數(shù)河砂要分倉存放。Ⅲ型板施工過程中要有防雨防水措施，控制防溢管高度不小于30mm。自密實混凝土要一次灌注成型，嚴(yán)禁二次灌注。要確保自密實混凝土保坍性，防止施工現(xiàn)場二次加水。同時嚴(yán)格控制Ⅲ型板底座板基礎(chǔ)平整度、光澤度等指標(biāo)。

8" "結(jié)語

自密實混凝土對施工環(huán)境敏感，對原材料質(zhì)量的穩(wěn)定性要求較高，混凝土損耗率較大、在目前國內(nèi)市場原材料大環(huán)境下，自密實混凝土損耗率較大。對自密實混凝土性能影響較大的原材料主要為河砂和減水劑，河砂的細度模數(shù)和含泥量等參數(shù)至關(guān)重要，減水劑要有較好的適應(yīng)性。

基于自密實混凝土的性能要求及施工特點，施工過程中須嚴(yán)格控制自密實混凝土用原材料質(zhì)量，根據(jù)不同需求尋找適當(dāng)?shù)淖悦軐嵒炷列阅芎褪┕ばЧ_保高速鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道結(jié)構(gòu)自密實混凝土施工質(zhì)量。

參考文獻

[1] 《高速鐵路板式無砟軌道自密實混凝土》Q/CR596-2017.

[2] 《高速鐵路軌道工程施工技術(shù)規(guī)程》Q/CR9605-2017.

[3] 《高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條例》鐵總科技[2013]125號.

[4] 《高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》TB10754-2010.