客运专线C35墩身高性能混凝土配合比.doc

芄莅螄羂羄膈螀羁膆蒄蚆羀艿芆薂罿羈蒂蒈羈肁芅螇肇膃蒀蚃肆芅芃蕿肆羅葿蒅肅膇芁袃肄芀薇蝿肃莂莀蚅肂肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆薃螆螇羆莆蚂螆肈薂薈螅芀莅薄螄莃芇袂螄肂蒃螈螃膅芆蚄螂芇蒁薀螁羇芄蒆袀聿葿螅衿膁节蚁袈莄蒈蚇袈肃莁薃袇膆薆葿袆芈荿螇袅羈薄蚃袄肀莇蕿羃膂薃蒅羂芄莅螄羂羄膈螀羁膆蒄蚆羀艿芆薂罿羈蒂蒈羈肁芅螇肇膃蒀蚃肆芅芃蕿肆羅葿蒅肅膇芁袃肄芀薇蝿肃莂莀蚅肂肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆薃螆螇羆莆蚂螆肈薂薈螅芀莅薄螄莃芇袂螄肂蒃螈螃膅芆蚄螂芇蒁薀螁羇芄蒆袀聿葿螅衿膁节蚁袈莄蒈蚇袈肃莁薃袇膆薆葿袆芈荿螇袅羈薄蚃袄肀莇蕿羃膂薃蒅羂芄莅螄羂羄膈螀羁膆蒄蚆羀艿芆薂罿羈蒂蒈羈肁芅螇肇膃蒀蚃肆芅芃蕿肆羅葿蒅肅膇芁袃肄芀薇蝿肃莂莀蚅肂肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆薃螆螇羆莆蚂螆肈薂薈螅芀莅薄螄莃芇袂螄肂蒃螈螃膅芆蚄螂芇蒁薀螁羇芄蒆袀聿葿螅衿膁节蚁袈莄蒈蚇袈肃莁薃袇膆薆葿袆芈荿螇袅羈薄蚃袄肀莇蕿羃膂薃蒅羂芄莅螄羂羄膈螀羁膆蒄蚆羀艿芆薂 客运专线C35墩身高性能混凝土配合比设计与质量控制赵勇 （中铁十一局五公司 重庆市沙坪坝区 400037）摘 要：结合在武广客运专线某标段墩身施工实际，介绍了该标段的C35墩身高性能性混凝土配合比的设计思路以及墩身浇筑、成型、养护过程中所进行质量控制的相关措施，提出了在客运专线墩身施工中应注意的一些事项,以供参考。关键词：高性能混凝土 配合比 武广客运专线 墩身质量控制1、概述 根据国务院批准的中长期铁路网规划提出要尽快在大中城市之间发展客运专线, 在人口稠密地区发展城际铁路, 加快形成覆盖我国快速客运网,到2020年,客运专线建设量达1. 2万km以上。随着京津、石太、甬台温、温福等客运专线的相继开工，尤其是设计时速350km的武广客运专线的动工，标志着大规模高速铁路建设项目的启动，同时也说明我国的高速铁路水平迈上了一个新的台阶。高性能混凝土是新近提出混凝土理念, 目前各方各界有着各自不同的理解。铁道部建设管理司先后下发“铁建设2005157号” 、“铁建设2005160号”文件，发布了铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定和铁路混凝土工程施工质量验收补充标准，并在2007年7月20日下发“铁建设2007140号”文件对其进行修订，其中对高性能混凝土的环境作用等级、原材料检验指标、配合比设计、混凝土施工工艺要求以及对应环境等级的其它耐久性指标等均做出了明确的规定,从根本上确保了客运专线混凝土结构物的长期耐久性。2、C35墩身高性能混凝土配合比设计2.1环境条件及技术要求 武广客运专线某标段作用环境为碳化环境T2，地下水对混凝土结构物有溶出性弱侵蚀（H1），设计使用年限100年。武广客运专线墩身混凝土原设计强度等级为C30，后经“铁建设2007140号”文件修改为C35,其主要技术参数为:56d电通量3.5%；胶凝材料及水胶比要求： C30及以下混凝土最大胶凝材料用量不宜超过400 kg/m3，C35C40混凝土最大胶凝材料用量不宜超过450 kg/m3，最小胶凝材料用量不应小于300 kg/m3，最大水胶比不应超过0.50。坍落度要求：泵送砼180-220mm，2.2设计思路 为了减少水化热，减小温差裂缝和干缩裂缝，保证体积稳定性，降低水胶比，决定采用优质级粉煤灰等量取代水泥作为胶凝材料的一部分,并选择有一定引气成分，具有良好坍落度保持性能的聚羧酸系高效减水剂优选经济环保的高性能混凝土。2.3原材料的选用2.3.1 水泥采用品质稳定、强度等级为42.5级，比表面积不宜超过350m2/kg，碱含量不应超过0.60%，游离氧化钙含量不应超过1.0%，水泥熟料中C3A的含量不宜超过8%的低碱普通硅酸盐水泥。2.3.2粗骨料选用质地坚硬、级配良好、采用反击破方式生产的吸水率低、空隙率小的碎石，压碎指标不应大于10%，含泥量小于1.0%，针、片状颗粒含量不大于10%，颗粒尽量接近等径状。无碱活性。2.3.3 细骨料选择级配合理、质地均匀坚固的天然河砂，细度模数2.63.0的中砂。严格控制云母和泥土的含量，砂的含泥量应不大于2.5%，泥块含量应不大于0.5%。无碱活性。2.3.4 矿物外掺料及外加剂适当掺用优质级粉煤灰，采用具有高效减水、坍落度损失小、适当引气、能细化混凝土孔结构、能明显改善或提高混凝土性能的聚羧酸系高效减水剂。2.4初步配合比各项参数的选定2.4.1水胶比为了达到混凝土的低渗透性，采用高效减水剂降低用水量以提高混凝土自身密实度以保证其高性能，参照相关文献和成功经验，根据配合比选用水泥28天强度，水胶比在0.380.42之间较能满足客运专线对墩身混凝土的强度要求。2.4.2用水量与胶凝材料用量所采用的聚羧酸系高效减水剂在掺量为0.85%时，减水率为25%。根据坍落度要求，以普通混凝土设计规程中的建议用水量为参考，确定出理论用水量，在试拌过程中进行调整。由此进一步计算出胶凝材料用量，同时满足胶凝材料用量不大于450 kg/m3也不少于300kg/m3的技术要求。2.4.3矿物外掺料掺配比例有资料显示，当粉煤灰以低于20%的掺量等量取代42.5强度等级普通硅酸盐水泥来配置高性能混凝土的时候，水泥的实际标号将有所下降，而对混凝土拌合物的工作性能和相应龄期强度基本无影响，当掺量超过20%，随着粉煤灰掺量的增加而降低水胶比，保持坍落度不变，可以使混凝土后期强度略有所提高。为有效混凝土拌合物工作性能，在满足泵送施工的情况下，分别取20%40%粉煤灰等量取代水泥。2.4.4砂率在高性能混凝土中，在胶凝材料浆体量基本确定后，混凝土工作性的好坏主要由砂率决定。在实际施工过程中，一般都是通过改变砂率对施工配合比进行微调以满足现场施工需要，因此砂率是否合理是配合比选定过程中比较重要的一步。据日本资料介绍，在一定范围内坍落度平均每提高20mm，要保证强度无明显变化砂率应相应增加1%。高性能混凝土因为规定了最大胶凝材料用量和使用聚羧酸高效减水剂降低了用水量，造成相应的胶凝材料浆体量受到限制，不足的胶凝材料浆体量只能通过增大砂率来实现。同时，所采用粗、细集料自身级配是否合理、空隙率大小都是决定砂率的重要条件。因此在选定高性能混凝土配合比时，确定砂率应首先考虑粗骨料粒形、级配、最大粒径、针片状含量、密实堆积下的空隙率、细集料的级配，根据这些粗、细集料的基础试验数据确定砂率的大致范围，相应地其中选择较大的砂率进行试拌。在配合比选定过程中，拟采用以下公式确定大致砂率： 石紧密空隙率砂紧密密度拨开系数石紧密密度+石紧密空隙率砂紧密密度砂率 =拨开系数取值：1.051.15，根据试验用砂所属分区为区砂，取中值1.1。经计算，拟定砂率为41%45%，根据混凝土拌合物的综合工作性能进行相应的调整。2.4.5理论配合比的确定采用绝对体积法确定各组分在1 m3混凝土中的用量，含气量取4%。试拌36L，以新拌混凝土坍落度和扩展度、压力泌水率等指标综合评价其工作性，以经时坍落度损失评价聚羧酸高效减水剂对水泥的适应性，确定一系列初步配合比。待56d龄期到后，综合抗压强度代表值、电通量、抗裂性能确定理论配合比。3、墩身高性能混凝土的质量控制高性能混凝土要实现其100年运营使用年限，仅仅在混凝土配合比设计时充分考虑是无法实现的。尤其是在墩身施工过程中，混凝土的浇筑方式和振捣方式以及浇筑完成后的混凝土养生、温度控制措施等一系列生产养护过程，每个环节都对高性能混凝土能否实现其耐久性起着重要的作用。为了验证试验室理论配合比在实际墩身施工过程中的可操行性，检验现场各种原材料对该配合比的适应情况，防止和减少混凝土温度裂缝，应对可能出现的各种质量问题，预先进行浇筑方案设计、温控方案设计，并进行试验墩浇筑，以保证墩身大干施工时的质量。3.1施工过程中的温度控制该试验墩浇筑时间是三四月，考虑到墩身大干施工将会在夏季展开，选择午后两点至三点之间开始浇筑，埋设冷却水循环系统，并在墩身中心和四周埋设温度传感器，分三层共埋设27个温度测点。各监测项目在混凝土浇筑后立即进行，连续不断地进行混凝土的温度监测，在升温阶段每隔2h监测记录各点温度一次。到达峰值后每隔4h监测记录一次，持续5天，之后随着混凝土温度变化减小，逐渐延长监测记录间隔时间，直至温度变化基本稳定。混凝土浇筑至标高后冷却水管开始通水，各层混凝土均达到峰值后停止通水。在检测混凝土温度变化的同时，现场技术员、试验员对还对气温、混凝土的出机温度、入仓温度、浇筑温度等均进行了监测并做出详细的记录。3.2质量问题分析试验墩在拆模后，混凝土表面气泡比较多，有较严重的麻面现象 ， 在超过一定高度后“流砂”、“水波纹”现象比较严重， 混凝土色泽不均一，但未出现有害温差裂缝。原因分析：1、高性能混凝土的耐久性要求混凝土内部必须含有一定的微细气泡，以保证混凝土有一定的抗渗透能力，其含气量设计为4%。同时在施工过程中振捣时间过短、振捣不均匀造成表面气泡比较多，出现麻面现象。2、该配合比配制出的混凝土在常压下泌水性能良好，试验室试拌压力泌水性能良好，但当墩身混凝土浇筑到一定高度后，在自重压力下开始泌水。同时，由于现场混凝土浇筑速度较快，当墩身施工浇筑超过3米左右的时候，泌水现象突然加重，从而导致在大致在3米线以上的流砂、水纹现象比较严重。3、未出现有害温差裂缝，取得了预期的效果，证明温控方案切实可行。3.3针对试验墩出现的情况，拟定夏季墩身方案相应采取的措施有：1、尽量避开午后高温时段施工，充分利用夜间进行混凝土浇筑。2、对集料料仓搭棚遮荫，在料仓出口设置隔热棉被套帘，内部进行喷水冷却。对拌合站各储存罐包裹保温隔热棉被套，外加剂搭棚遮荫，对拌合水加冰冷却，对混凝土输送泵管道包裹保温隔热棉被套；3、对与混凝土接触的模板、钢筋及其它表面在混凝土浇筑前覆盖湿麻布和喷雾状水冷却至30以下，使混凝土的入模温度控制在规范要求之内。4、混凝土的浇筑应采用分层连续推移的方式进行，间隙时间不得超过90min；混凝土的一次摊铺厚度不大于300mm。同时观察现浇筑混凝土泌水的实际情况，在满足现场泵送施工要求的前提下对施工用水量进行微调，逐步降低混凝土坍落度。5、坚持执行温度控制方案，混凝土内部埋设冷却水循环系统，拆模后在墩身顶部以循环水淋下养护，并覆盖养生膜。6、同时加大原材料监控力度，防止因原材料改变或原材料不合格而导致温度控制失控引起的墩身质量事故，甚至返工的情况。例如，所用水泥质量波动较大，细度突然较配合比所用水泥小很多，导致水化速率大幅提高，水化放出的大量的热量进一步促进水泥的水化释放出更多的热量，从而引起混凝土内部急剧升温，导致温峰提前到达，温度控制失效，引起墩身严重开裂，造成施工质量事故。4、结束语 客运专线设计标准高、要求严，各地各种原材料品质参差不齐,同时高性能混凝土采用优质粉煤灰等矿物外掺料和聚羧酸系高效减水剂双掺的施工工艺比较新，国内可供参考的资料和经验不多，计算出的混凝土配合比对当地的各种材料是否适用需要大量的配合比试验来验证。同时，严把原材料质量关，充分考虑施工现场的实际情况，加强现场质量控制才能保证客运专线高性能混凝土的施工质量，实现其100年的使用目标。参考文献：1、谢永江、陈肇元、薛吉岗等 铁建设2005157号 铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定20052、孙璐、王军伟、石人俊 铁路客运专线高性能混凝土与聚羧酸系高性能减水剂 铁道技术监督第34 卷第12 期3、孙树、苏祖平、欧阳华林 聚羧酸系外加剂在杭州湾跨海大桥工程海工高耐久混凝土中的应用. 第一届聚羧酸外加剂会议论文集 北京:机械工业出版社, 20054、吴中伟、廉慧珍高性能混凝土 北京: 中国铁道出版社, 1999作者简介：赵勇，1981年12月出生，男，助理工程师，2003年毕业于重庆工商大学应用化学（环境保护）专业，重庆市沙坪坝区新桥新村71#现任职于中铁十一局五公司包西铁路项目部 罿羈蒂蒈羈肁芅螇肇膃蒀蚃肆芅芃蕿肆羅葿蒅肅膇芁袃肄芀薇蝿肃莂莀蚅肂肂薅薁虿膄莈蒇蚈芆薃螆螇羆莆蚂螆肈薂薈螅芀莅薄螄莃芇袂螄肂蒃螈螃膅芆蚄螂芇蒁薀螁羇芄蒆袀聿葿螅衿膁节蚁袈莄蒈蚇袈肃莁薃袇膆薆葿袆芈荿螇袅羈薄蚃袄肀莇蕿羃膂薃蒅羂芄莅螄羂羄膈螀羁膆蒄蚆羀艿芆薂罿羈蒂蒈羈肁