高速鐵路橋面防水層玻璃纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)與優(yōu)化

郭美卿

摘要：通過(guò)對(duì)玻璃纖維混凝土原材料技術(shù)指標(biāo)研究、配合比試配、混凝土各項(xiàng)性能測(cè)試以及線外試驗(yàn)的施工，分析橋面防水混凝土各類缺陷的形成原因，提出對(duì)應(yīng)改進(jìn)措施，合理優(yōu)化施工配合比，為京沈客專橋面防水玻璃纖維混凝土施工提供技術(shù)支持，同時(shí)對(duì)同類工程施工具有十分有益的借鑒作用。

Absrtact： By studying the technical index of raw materials of glass fiber reinforced concrete， matching test， concrete performance test and construction of off-line test， the causes of various defects of bridge deck waterproof concrete are analyzed， and the corresponding improvement measures and rational optimization of construction mix ratio are put forward to provide technical support for the construction of waterproofing glass fiber reinforced concrete on the special deck of Beijing-Shenyang， which provides a beneficial reference for the construction of similar projects.

關(guān)鍵詞：玻璃纖維混凝土；原材料選擇；配合比設(shè)計(jì)及優(yōu)化

Key words： glass fiber reinforced concrete；selection of raw materials；design and optimization of mix ratio

中圖分類號(hào)：TV431+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）10-0126-02

0 引言

目前高速鐵路客運(yùn)專線橋面防水主要采用防水卷材加纖維混凝土保護(hù)層的復(fù)合型防水型式，但在已建成通車的個(gè)別線路特別是北方寒冷地區(qū)線路上，橋面防水保護(hù)層混凝土已出現(xiàn)不同程度的缺陷，已嚴(yán)重影響高速列車運(yùn)營(yíng)完全。新型防水保護(hù)層纖維混凝土配制方案遵循“低膠凝用量、低用水量、低坍落度、高含氣量”的“三低一高”方案進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，選擇合適的原材料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，并通過(guò)線外工藝性試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，分析工藝性試驗(yàn)中各種缺陷的形成原因，對(duì)配合進(jìn)行合理優(yōu)化，為同類型工程提供借鑒作用。

1 概述

京沈鐵路客運(yùn)專線線路中心側(cè)橋面防水施工，依次使用涂刷基層處理劑，在線路中心側(cè)鋪貼防水卷材，薄涂性聚氨酯涂料封邊長(zhǎng)100mm高80mm，聚氨酯防水涂料封邊長(zhǎng)100mm高80mm，最后纖維混泥土保護(hù)層澆筑。防護(hù)墻側(cè)橋面防水施工，依次在擋渣墻（防護(hù)）墻內(nèi)側(cè)與橋面交角處設(shè)置3*3cm的倒角，涂刷基層處理劑，在防護(hù)墻側(cè)鋪貼防水卷材，用聚氨酯防水涂料封邊長(zhǎng)100mm高50mm，最后纖維混凝土保護(hù)層澆筑，無(wú)砟軌道防水體系示意圖如圖1所示。

2 玻璃纖維混凝土用原材料

玻璃纖維混凝土具有低收縮、高抗裂、高抗凍的效果，選用優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定的原材料是保證混凝土工作性能的前提。

2.1 水泥 水泥宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其C3A含量、C3S含量、比表面積、混合材料摻量相對(duì)穩(wěn)定。

2.2 細(xì)骨料 當(dāng)細(xì)骨料的顆粒級(jí)配不滿足要求時(shí)，也可采用不同細(xì)度模數(shù)的細(xì)骨料組成多級(jí)配細(xì)骨料使用，采用專用設(shè)備對(duì)細(xì)骨料進(jìn)行潔凈化處理時(shí)，必須采取措施防止細(xì)小顆粒流失。

2.3 粗骨料 粗骨料應(yīng)選用級(jí)配合理、粒形良好、質(zhì)地均勻堅(jiān)固、線脹系數(shù)小的潔凈碎石。最大公稱粒徑不宜大于16mm。當(dāng)骨料的針片狀顆粒含量較高時(shí)，應(yīng)采用專用設(shè)備對(duì)粗骨料進(jìn)行整形，分級(jí)處理。骨料整形和級(jí)配優(yōu)化處理后可降低空隙率5%～8%，混凝土在保持相同工作性的前提下，可減少膠凝材料用量30kg/m3左右。

2.4 外加劑 外加劑與膠凝材料之間應(yīng)有良好的相容性，采用具有保坍、增稠、防離析、防泌水、質(zhì)量穩(wěn)定的高性能減水劑。

2.5 引氣劑 引氣劑應(yīng)在攪拌現(xiàn)場(chǎng)單獨(dú)添加，確?；炷梁瑲饬糠€(wěn)定，引氣劑不宜由外加劑廠混合在減水劑中使用。

2.6 纖維 采用鋯含量不低于16%的高性能耐堿玻璃纖維代替聚丙烯腈纖維，高性能耐堿玻璃纖維需水量大大小于聚丙烯腈纖維，不會(huì)引起混凝土用水量的大幅增加和工作性的明顯劣化，可有效提高混凝土抗凍性能。不同纖維對(duì)混凝土工作性影響見(jiàn)表1。

3 配合比設(shè)計(jì)

常用聚丙烯腈纖維混凝土主要特點(diǎn)是膠凝材料用量高、用水量大、坍落度大（160mm～200mm）、砂率大（40%以上）、含氣量低、早期強(qiáng)度高，與此特點(diǎn)對(duì)應(yīng)易產(chǎn)生的問(wèn)題如：①膠凝材料用量高、用水量大→混凝土干燥收縮大→易開(kāi)裂，膠凝材料用量與收縮率關(guān)系圖見(jiàn)圖2。②坍落度大→混凝土振搗易產(chǎn)生分層/離析/泌水→表層產(chǎn)生大量浮漿→日后易產(chǎn)生剝落。浮漿、離析示意圖見(jiàn)圖3。③早期強(qiáng)度高→混凝土早期的徐變能力弱，不利于早期收縮變形的釋放，易于開(kāi)裂。④含氣量低→混凝土抗凍性差。

鑒于以上特點(diǎn)，新型防水保護(hù)層纖維混凝土配制方案遵循“低膠凝用量、低用水量、低坍落度、高含氣量”的“三低一高”方案進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，配合比及相關(guān)指標(biāo)要求如下：

具體指標(biāo)要求：膠材用量≤360kg/m3，坍落度≤140mm，初凝時(shí)間≥14h，玻璃纖維摻量≥2.8kg/m3，3天抗壓強(qiáng)度≤20MPa，用水量≤140kg/m3，入模含氣量4%～6%。經(jīng)檢測(cè)，“三低一高”混凝土的干燥收縮明顯降低、抗凍性有顯著提高。

按照室內(nèi)試拌確定的配比參數(shù)和原材料要求，在拌和站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試拌，通過(guò)不斷模擬現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸距離和倒運(yùn)方式進(jìn)行配比調(diào)整，確定了纖維混凝土最終施工配合比（表3）。

4 結(jié)束語(yǔ)

新型防水保護(hù)層纖維混凝土配制方案遵循“低膠凝用量、低用水量、低坍落度、高含氣量”的“三低一高”方案進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，施工以斗送方式代替泵送方式，采用平板振搗器加強(qiáng)振搗成型，這對(duì)原材料的要求比普通混凝土要高，材料要專倉(cāng)專用，單獨(dú)存儲(chǔ)。通過(guò)本次工藝性試驗(yàn)主要可以形成以下結(jié)論：①新型橋面防水纖維混凝土室內(nèi)試驗(yàn)只能對(duì)配合比做初步驗(yàn)證，其工作性能適應(yīng)性、穩(wěn)定性必須要通過(guò)線外工藝性試驗(yàn)來(lái)調(diào)整確定。②新型橋面防水纖維混凝土中引氣劑必須單獨(dú)添加，摻量應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際含氣量來(lái)確定。③根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，混凝土現(xiàn)場(chǎng)坍落度宜控制在50～90范圍內(nèi)。入模含氣量保證在4%～6%范圍內(nèi)。④氣溫高于35℃時(shí)，應(yīng)經(jīng)加大混凝土的坍落度測(cè)定頻率，及時(shí)調(diào)整減水劑配方，以滿足施工所必須的坍落度要求。⑤混凝土振搗完成后，應(yīng)及時(shí)修整、抹平混凝土裸露面并壓光。抹面時(shí)嚴(yán)禁灑水，并應(yīng)防止過(guò)度操作影響表層混凝土的質(zhì)量。抹面完成立即覆蓋，避免混凝土暴露。

通過(guò)本次試驗(yàn)掌握了新型防水保護(hù)層纖維混凝土配合比的設(shè)計(jì)、優(yōu)化，可為今后同類型工程提供借鑒。

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