大体积清水混凝土在铁路涵洞桥中的应用

薛玉奇

（河北麒麟建筑科技发展有限公司，河北 石家庄 050091）

大体积清水混凝土在铁路涵洞桥中的应用

薛玉奇

（河北麒麟建筑科技发展有限公司，河北 石家庄 050091）

本文介绍了通过优选原材料，对多种配合比方案进行对比分析，采用单掺粉煤灰的方法配制出大体积清水混凝土，并成功应用于石德线铁路涵洞桥的工程案例。

涵洞桥；大体积；清水混凝土

0 工程背景

石德铁路线藁城郭庄段新建 1#、2# 铁路涵洞桥，采用钢筋混凝土框架箱式结构，孔净跨 15m，高 5.5m。工程设计主体混凝土结构为清水混凝土，要求表面光滑、颜色一致、美观大方。开工时间 2006 年 11 月 16 日，12 月中旬左右结束，混凝土方量总计 1500 立方左右。按设计要求，采用箱型通道和箱体底板两次浇筑成型工艺。首先在铁路线一侧浇注完毕，等混凝土强度达到设计要求后，在液压油缸顶压下沿轨道顶入铁路线下面。由于工期紧、任务重，决定采用商品混凝土。我站最终承接了该项工程。这是我站第一次施工清水混凝土，相关经验不足，所以对该工程非常重视，在查阅相关资料的基础上，组织骨干技术人员针对我站现有的材料，进行了详细的配合比设计及供应方案的制订，以确保工程圆满完成。

桥体要达到清水混凝土标准，对配合比设计提出了很高的要求，要从原材料、配合比、施工、养护等多个方面来进行控制[1]。根据桥体尺寸，基础和墙体都超过了 1.2m，可以视为大体积混凝土，工地要求混凝土浇注 7 天后强度达到90% 以上，这样就要求配合比设计既要满足强度增长要求，又要有效控制大体积水化热带来的开裂。浇注大体积混凝土现阶段普遍采用双掺粉煤灰和矿粉或单掺粉煤灰的办法，加缓凝剂，减少水化热，推迟温峰时间，并配合使用其他外部控温措施，共同控制温度裂缝。我们此次施工时间处在深秋与初冬，外界温度低、早晚温差大，很容易出现温度裂缝，所以，除了确保结构强度和清水外观效果外，控制温度裂缝也是此次配合比设计的一个重点。

1 配合比设计

1.1 原材料优选

（1）水泥：根据施工温度和工程进度对结构强度增长快的要求，采用了鹿泉曲寨 P·O42.5 水泥，相关指标见表 1。

表 1 P·O42.5 水泥性能指标

（2）砂：采用正定洁净的天然中砂，细度模数 2.5。相关指标见表 2。

（3）石子：采用鹿泉优质机制 5～25mm 石灰岩碎石，连续颗粒级配，粒形好。相关指标见表 3。

（4）粉煤灰：采用鹿泉华石天泉有限公司的二级粉煤灰，各项指标符合标准要求。相关指标见表 4。

（5）磨细矿粉：采用内丘中联 S95 级矿粉。相关指标见表 5。

（6）外加剂：采用天山的 TSJ-1 型泵送剂，减水率高，和曲寨水泥适应性良好。相关指标见表 6。

表 2 中砂性能指标

表 3 5～25mm 碎石性能指标

表 4 Ⅱ 级粉煤灰性能指标 %

表 5 磨细矿粉性能指标 %

表 6 外加剂性能指标

1.2 配合比设计

因为时间紧，所以考虑在应用较为成熟的基准配比基础上适当调整胶材用量，保持坍落度保持相同，通过调整掺合料用量来进行比较，编号 1#～4#（见表 7）。

通过对上述四个配合比进行试拌，混凝土初始状态都不

［通讯地址］河北省石家庄市槐安西路 88 号卓达商务大厦 D座 1411（050091）关心试验方法标准，而对仪器设备的标准非常陌生。很多商品混凝土公司试验员从来没见过有关仪器设备方面的标准。在购买设备时也是只考虑价格，很少关注该设备的技术参数是否达标。所以不合格的设备也是造成检测结果偏差大的原因。从事水泥检测的试验人员，不仅应该十分熟悉水泥产品标准和各项品质指标的试验方法标准，还应了解标准对检测所用仪器以及安装有什么技术要求，以便正确安装并能规范操作仪器、设备，养成良好的工作习惯。

表 7 不同掺合料用量

表 8 试块强度

1.3 浇注样板对比

分别用四种配合比的混凝土浇注 1000mm×500mm× 1000mm 试验块，进行比较，效果对比显示，样品 1#、2# 浇注后，出现泌水现象，拆模后外观质量稍差，而样品 3# 和样品 4# 则色泽均匀，效果很好。

1.4 确定配合比

在 1#、2# 双掺中，混凝土和易性好、流动性强、需水量较单掺少，但振捣后易泌水，混凝土颜色也不太好控制，对混凝土外观有影响；3#单掺混凝土略显粘稠，但振捣后不泌水，对强度进行比较，相差不大；纯水泥混凝土的缺点是坍落度损失大，考虑运距较大，可能影响施工性能和外观质量，所以决定采取单掺粉煤灰，既能降低坍落度损失，又能减少水化热，利于抑制墙体开裂。另外，适当提高混凝土砂率，同时控制单方用水量，防止水份多易泌水的问题。最终确定配合比为：水胶比 0.44，粉煤灰内掺 20%，总用水量185kg/m3，容重 2430kg/m3，砂率 41%。

2 供应及施工方案的确定

通过查阅资料可以看出，施工中很容易出现以下问题：

（1）墙底与基础接茬处存在烂根或水纹等外观缺陷。

（2）墙体颜色不一致。

（3）墙体表面气泡多。

（4）模板接缝漏浆等[2]。

根据这些问题，我站与工地经过沟通，共同配合，采取了以下防范措施：

（1）模板采用定型大钢模板，表面涂刷模板漆。

（2）墙体施工前，接茬处进行凿毛，冲洗清理后铺装一层同比例同坍落度石子减半混凝土。为保证浇注底层颜色一致，避免出现水纹，没有采用一般直接用泵车进行泵送的施工方式，而采用人工铺装的办法，确保厚度一致。

（3）延长混凝土搅拌时间，并控制混凝土入模坍落度在(150±20)mm，我们实行站内和工地双控的办法，质检人员对每车混凝土检验合格后方可允许出厂，现场混凝土坍落度不符合要求的，坚决退场。

（4）由我站泵车司机和工地技术员配合，控制每层浇注厚度不超过 60cm。因为浇注高度超过 2m，采用了串筒，保证了混凝土到达浇注面时保持均匀状态。

（5）对混凝土进行充分振捣，把气泡赶出来。工地在墙体内均匀安排了 8 个振捣工，确保振捣充分。

（6）为保证连续浇注，车辆间隔不超过 20 分钟，避免不同车辆的水泥水化状态不同而使混凝土表面出现水纹和颜色不一致。我们在现场设置现场调度员，保持站内和工地的时刻联系，确保连续供应。

（7）浇注结束后，外层做好保温工作，用塑料布在内层包围，外面再包裹两层草袋，养护 7 天。

3 施工效果

该段铁路两个涵洞桥经过一个月的紧张施工，在我站和施工方的共同努力下，圆满完成了施工工作。经质检部门检测，混凝土强度合格，没有出现温度裂缝，外观质量基本达到清水混凝土要求， 得到了甲方的认可。但是美中不足的是，在 1 号桥东侧墙体中部的混凝土表面有一条较明显的水纹，长度在 3m 左右，原因是在浇注过程中中断时间长造成的，这为我们以后施工同类工程提供了经验。

承接该涵洞桥工程后，我们通过优选原材料，并根据清水混凝土的要求以及大体积混凝土的要求，综合各方面因素，进行了配合比设计，最终采用了单掺粉煤灰的设计方案。在施工中与工地配合，采取多种有针对性的措施，配制出了合格的清水混凝土，顺利完成作业，但浇注过程中的中断造成的水纹问题也给我们提供了经验教训。

[1] 郑枫．清水混凝土外观质量控制[J]．建筑技术与应用，2005(5): ．

[2] 李海军．清水混凝土的质量标准与控制[J]．内蒙古科技与经济，2005(7)．

薛玉奇（1976—），男，工程师，主要研究方向是建筑材料。