淺談鐵路工程高性能混凝土質(zhì)量控制

陶衛(wèi)杰

摘 要：隨著我國(guó)鐵路科技的快速發(fā)展，高性能混凝土的廣泛應(yīng)用，應(yīng)對(duì)工藝的改變、原材料的不斷變化，本文從原材料、配合比設(shè)計(jì)、施工控制三個(gè)方面分析影響混凝土質(zhì)量的主要因素，闡明加強(qiáng)過(guò)程質(zhì)量控制才是保證混凝土質(zhì)量安全的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：鐵路工程；高性能混凝土；質(zhì)量控制

1 高性能混凝土簡(jiǎn)介

高性能混凝土（High Performance Concrete，簡(jiǎn)稱HPC）以耐久性為首要設(shè)計(jì)指標(biāo)，具有高耐久性、高工作性、高強(qiáng)度和高體積穩(wěn)定性等許多優(yōu)良特性，這種混凝土有可能為基礎(chǔ)設(shè)施工程提供100年以上的使用壽命，已被廣泛采用。

2 高性能混凝土在鐵路工程中的應(yīng)用

（一）應(yīng)用的必要性

除了基本特征外，在環(huán)境保護(hù)方面，高性能混凝土更多的使用工業(yè)廢渣等材料的再生利用，高強(qiáng)和高耐久性能都意味著節(jié)約資源，對(duì)環(huán)境的污染更小。鐵路工程對(duì)混凝土的要求也正是這些關(guān)鍵指標(biāo)，可以說(shuō)兩者是最佳結(jié)合。

（二）存在的問(wèn)題

高性能混凝土在高鐵施工中取得了相當(dāng)不錯(cuò)的效果，也存在著影響混凝土質(zhì)量的因素，有客觀原因，也有人為因素。

3 高性能混凝土的質(zhì)量與施工控制

（一）高性能混凝土的質(zhì)量控制[1]

1.原材料質(zhì)量控制[2]

（1）水泥：水泥的性能直接影響混凝土的質(zhì)量，應(yīng)選擇安定性好、質(zhì)量穩(wěn)定且與外加劑適應(yīng)性好的水泥。宜采用強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)的低堿普通硅酸鹽水泥，化學(xué)指標(biāo)應(yīng)滿足表2要求。

（2）細(xì)骨料：宜選用級(jí)配良好、含泥量低的的天然河砂，細(xì)度模數(shù)控制在2.3～3.0之間。級(jí)配與細(xì)度模數(shù)良好、含泥量低的砂在拌制混凝土?xí)r能更好的填充骨料間的空隙，使混凝土的流動(dòng)性和密實(shí)性更好，從而能有效的降低膠材的用量達(dá)到節(jié)約成本的目的。

（3）粗骨料：應(yīng)選用強(qiáng)度高、級(jí)配良好、含泥量低的連續(xù)級(jí)配碎石，粒徑以10mm～20mm、針片狀含量低為佳。這是因?yàn)?，針片狀含量低、較小粒徑的粗骨料，其內(nèi)部產(chǎn)生空隙缺陷的幾率減小，與砂漿的粘結(jié)面積增大，界面受力較均勻，線膨脹系數(shù)減小，從而提高混凝土的體積穩(wěn)定性。粗骨料有一個(gè)因素容易被輕視，現(xiàn)在大多數(shù)石場(chǎng)為降低成本提高產(chǎn)量，其生產(chǎn)的碎石粒型扁平、針片狀較多，用這樣的骨料拌制的混凝土工作性很差，為了提高工作性就需要對(duì)砂漿、拌合水或外加劑等的用量等進(jìn)行調(diào)整，但即使這樣也不一定能改善混凝土的工作性能，反而是增加了成本造成浪費(fèi)，并且給施工技術(shù)人員加大了工作難度，最終混凝土易出現(xiàn)孔洞、漏筋、強(qiáng)度和耐久性降低等嚴(yán)重質(zhì)量缺陷，須提高足夠的重視，加強(qiáng)控制。

細(xì)骨料和粗骨料的共同問(wèn)題：如果含泥量大，會(huì)造成用水量增加，導(dǎo)致混凝土工作性能或強(qiáng)度降低而引發(fā)的一系列問(wèn)題，應(yīng)加強(qiáng)控制。

（4）活性細(xì)摻合料：是高性能混凝土必用的組成材料，常用摻合料有粉煤灰、礦粉、硅粉等，其主要指標(biāo)均需達(dá)到以下相應(yīng)表中標(biāo)準(zhǔn)要求。

1粉煤灰宜用質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)粉煤灰。

2礦粉宜選用不低于S95級(jí)質(zhì)量穩(wěn)定的礦粉?；炷林袚饺氲V粉，可以減少水化熱，防止水化熱集中釋放，降低、延緩溫峰出現(xiàn)的時(shí)間[3]，有利于避免或減少混凝土的溫差裂縫，非常適用于大體積混凝土。

3硅粉的 SiO2含量大于90%，平均粒徑約0.1μm，比表面積>20000㎡/kg，借助大劑量高效減水劑和強(qiáng)力攪拌作用，可以填充到水泥或其他摻合料的間隙中去，并且具有很高的活性，在各種摻合料中對(duì)混凝土的增強(qiáng)作用最為顯著[4]，是制備超高強(qiáng)混凝土最通用的超細(xì)活性摻合料。

（5）減水劑：首先應(yīng)與所用水泥有良好的適應(yīng)性，其次摻量應(yīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定。減水劑質(zhì)量需穩(wěn)定，做到進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)合格后方可使用。

含氣量的要求是鐵路客專高性能混凝土與普通混凝土的重要區(qū)別之一，適量的引氣，不僅能改善抗凍性，同時(shí)可以減輕混凝土的泌水性，但含氣量過(guò)高又會(huì)影響混凝土容重，造成混凝土方量出現(xiàn)偏差。因此，客運(yùn)專線規(guī)定含氣量應(yīng)控制在2%～4%，并且作為施工質(zhì)量控制的必檢項(xiàng)目之一。

2.配合比設(shè)計(jì)質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）高性能混凝土因要求高，自配合比設(shè)計(jì)開(kāi)始就應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量控制。配合比應(yīng)根據(jù)原材料品質(zhì)、設(shè)計(jì)要求，通過(guò)計(jì)算、試拌、調(diào)整等步驟確定。

（2）高性能配合比在設(shè)計(jì)思路[5]上與以往不同，以往只是按混凝土的強(qiáng)度等級(jí)要求計(jì)算水灰比，而現(xiàn)在需要按耐久性的要求，根據(jù)環(huán)境作用等級(jí)確定抗凍及電通量指標(biāo)，由此來(lái)選擇水膠比、控制膠材用量及摻和料的比例。

（3）一般情況下，礦物摻和料摻量不宜小于膠凝材料總量的20%，當(dāng)大于30%時(shí)，混凝土的水膠比不得大于0.45。具體摻量應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。

（二）高性能混凝土的施工控制

1.攪拌控制

（1）嚴(yán)格按照施工配合比進(jìn)行計(jì)量，稱量誤差應(yīng)滿足規(guī)定（按重量計(jì)）：膠凝材料±1%、骨料±2%、外加劑±1%、拌合水±1%，這是保證混凝土質(zhì)量的基礎(chǔ)。

（2）混凝土的攪拌時(shí)間不宜少于2min，也不宜超過(guò)3min。

（3）在炎熱或寒冷季節(jié)攪拌混凝土?xí)r，必須采取有效措施控制原材料的溫度，以保證混凝土的出機(jī)和入模溫度滿足要求。

2.運(yùn)輸控制

混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)采取隔熱、保溫措施防止局部混凝土溫度升高或受凍。

3.澆注控制

（1）混凝土入模前，按規(guī)定取樣進(jìn)行混凝土的溫度、坍落度、含氣量等的測(cè)定。

（2）使用輸送泵進(jìn)行澆注應(yīng)考慮環(huán)境溫度的變化，需采取措施對(duì)輸送管道進(jìn)行保溫、隔熱處理，預(yù)防在澆筑過(guò)程中斷時(shí)混凝土在管道內(nèi)停留時(shí)間延長(zhǎng)使性能發(fā)生變化影響施工。

（3）夏季控制混凝土入模溫度宜在5～30℃，模板溫度在5～35℃，盡量安排在傍晚時(shí)間生產(chǎn)以避開(kāi)炎熱的白天。

（4）進(jìn)行冬季施工時(shí)，原材料應(yīng)采取保溫加熱措施，混凝土攪拌前應(yīng)進(jìn)行熱工計(jì)算，以確保混凝土最低入模溫度不低于5℃。

4.養(yǎng)護(hù)控制

混凝土在澆注完畢后采用帶模養(yǎng)護(hù)為主，灑水養(yǎng)護(hù)為輔，使混凝土表面保持濕潤(rùn)。養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14d。冬季尤其應(yīng)加強(qiáng)混凝土的養(yǎng)護(hù)，防止因溫差引起混凝土出現(xiàn)裂縫。

5.質(zhì)量檢驗(yàn)

按規(guī)范要求對(duì)拌合物性能進(jìn)行檢測(cè)，保證混凝土正常施工；按要求制作混凝土強(qiáng)度試件及養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度達(dá)到要求方可進(jìn)行下道施工工序。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著鐵路基礎(chǔ)建設(shè)的不斷增強(qiáng)，高性能混凝土的研究與發(fā)展得到更進(jìn)一步的提高，其技術(shù)已經(jīng)比較成熟，但仍然有很多影響混凝土質(zhì)量的問(wèn)題出現(xiàn)，這就要求我們必須在實(shí)際施工中加強(qiáng)控制，從每一個(gè)環(huán)節(jié)分析原因找出并解決，只有控制住混凝土的質(zhì)量才能建設(shè)合格的鐵路工程。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國(guó)鐵道部. 科技基[2005]101號(hào) 客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件[S]. 北京： 中國(guó)鐵道出版社， 2005.

[2] 中華人民共和國(guó)鐵道部. TB 10424-2010 鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S]. 北京： 中國(guó)鐵道出版社， 2011.

[3] 董梁. 礦物摻合料在高性能混凝土中的應(yīng)用. 鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)[J]， 2010，07（02） ： 58-60.

[4] 楊坪，彭振斌. 硅粉在混凝土中的應(yīng)用探討. 混凝土[J]，2002，（01）：11-13

[5] 萬(wàn)超，曾志興. 基于耐久性的高性能混凝土配合比設(shè)計(jì)方法. 建筑科學(xué)[J].2009，25（05） ： 77-80.