试析铁路高性能混凝土的工法原理及操作要点

于洪文

【摘要】在铁路建设施工中高性能混凝土因体积稳定性、抗腐蚀性、氯离子扩散系数、收缩等方面性能优异而被广泛使用，是一种高耐久性混凝土，使用周期内维护成本低，比普通强度混凝土具有更长的使用寿命。本文就高性能混凝土的工法原理和操作要点等相关问题进行了探讨。

【关键词】铁路施工；高性能混凝土；工法原理；施工要点

0.引言

铁路建设施工中采用完全符合规定要求的原材料和优化混凝土配合比，能提高混凝土的各项性能，通过掺入SBTJMR—VⅢ外加剂、Ⅰ级粉煤灰配制C50级高性能混凝土，具有施工性能优良、耐久性好、维护费用少、设计使用寿命100年。通过完善施工工艺及质量控制措施，混凝土质量稳定，3d强度达到40MPa，7d强度达到55MPa，弹性模量达到35GPa以上，28d平均抗压强度达到63MPa，为设计强度126%，标准差2～3.5MPa。混凝土拌和物的各项性能指标均满足施工要求和达到高性能混凝土的技术指标要求；2h坍落度损失控制在10mm以内，解决5km以上远距离运输问题；施工应用中泵送高度达5—20m，解决高性能混凝土结构粘度大、流动慢、泵送施工较难的问题。

1.适用范围及工法原理

本工法适用于铁路预应力高性能混凝土及高层钢筋混凝土结构高性能混凝土的泵送施工。工艺原理如下：

1.1高性能混凝土配制原理

高性能混凝土的配制以耐久性作为设计的主要指标，而高速公路高性能混凝土明确提出使用寿命100年，现浇箱梁高性能混凝土配制通过以下措施达到提高耐久性。

1.1.1选用优质原材料，尤其注重原材料中影响碱—骨料反应、钢筋锈蚀的化学成分不能超标，从而提高混凝土耐久性。

1.1.2采用掺入粉煤灰，充分发挥，降低水泥用量，提高混凝土密实性。

1.1.3选用国内先进外加剂，减水率达25%左右，降低水胶比，同时调整合适的含气量，阻断混凝土内部孔隙，增加抗冻性，提高混凝土耐久性。

1.1.4按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE53-2005），水泥浆体与骨料体积比更为合理，混凝土砂率达到最佳36%，混凝土更密实，耐久性更好。

1.2泵送混凝土的施工原理

高强度高性能混凝土粘度大、流动慢、与管壁磨阻大、泵压高，混凝土难以泵送，当泵送高度大时更是如此。因此必须增加混凝土流动性、降低混凝土粘度。根据高性能混凝土配制原理，造成混凝土流动性慢、粘度大的主要原因是混凝土水灰比小，总胶凝材料用量大，水灰比是影响混凝土强度的最主要因素，在配合比设计中选定后不能随意调整，但在保持水灰比不变的条件下，降低总胶凝材料用量与用水量，配合调整混凝土的浆骨比，可以降低混凝土黏性，增加流动性。

2.施工工艺流程及操作要点

2.1混凝土配制

2.1.1搅拌站必须储备足够材料数量以保证混凝土的连续生产。水泥存储罐设立两个以上，保证水泥进场后有7d以上存放期，一方面使水泥均化，防止混凝土表面产生细小龟裂，另一方面降低水泥温度，避免水泥温度过高引起坍落度损失较大。

2.1.2对搅拌站微机控制系统及自动计量系统要严格认真监控，经常检查其工作状况是否正常、称量误差是否在规范允许值范围之内。投料时要确保原材料品种使用无误。混凝土开盘前严格执行试验室下发的《混凝土配合比通知单》。混凝土搅拌采用二次投料搅拌方式，严格控制混凝土的搅拌时间，水泥、砂、水、外加剂投料入搅拌机搅拌90s，投石后再搅拌60s，然后装进入罐车内。

2.1.3每次开盘前，试验室要测定砂、石含水率，并根据测试结果、环境条件、工作性能要求，及时调整施工配合比。检验混凝土的坍落度及其损失、含气量等性能，并观察混凝土的和易性、流动性、泌水、板結等情况。若混凝土性能有明显变化，应查明原因，采取相应措施后方可大批量生产。

2.2混凝土运输

混凝土搅拌运输车采用8m3罐车。根据运距长短配制适量的混凝土罐车，装料前应冲洗拌筒，并清除筒内积水后方能装料。运输途中拌筒以1～3r/min速度进行搅动。罐车到达现场卸料前应使拌筒以8～12r/min，然后再进行反转卸料。在混凝土运输车经过的路段安排人员指挥，监控道路情况，疏导交通，保障罐车运送频率和运送时间必须符合施工要求。

2.3混凝土的泵送

2.3.1为防止混凝土输送泵在泵送过程中出现故障致使结构混凝土出现工作缝，配置两台输送泵。

2.3.2输送泵每次在泵送混凝土时先泵送清水湿润管壁，并检查是否有渗漏，有渗漏时应及时处理。无渗漏再泵送与混凝土同强度等级的水泥砂浆润滑管壁，水泥砂浆不得泵入浇筑混凝土仓面，最后泵送拌制的混凝土。

2.3.3混凝土放入料斗后，应安置网筛并设专人监视，以防止粒径过大骨料或异料进入泵内造成堵塞。泵送期间，料斗内的混凝土量应保持不低于缸筒口上10mm到料口下150mm之间。

2.4混凝土浇筑

2.4.1混凝土浇筑前用高压风对钢模板进行清理，清除杂物、灰尘及存于底模的积水。浇筑顺序自箱梁的两端向中间进行，“水平分层、斜向分段、两侧对称、连续浇筑”，按照底板、腹板、顶板及翼板形成一定梯度，全断面分层错开的方法浇筑。

2.4.2浇筑混凝土应连续进行，不得中断，如出现间歇时间，则应在前层混凝土初凝前将次层混凝土浇筑完毕。

2.4.3混凝土应分层浇筑、分层振捣，每层浇筑厚度不超过30cm，插入式振捣棒移动间距不大于振捣棒作用范围的1.5倍，插点沿梅花形布置，振动时应快插慢拔，逐点移动，振捣时注意钢筋密集及洞口部位，不得出现漏振、欠振或过振。每一振点延续的时间以表面出现浮浆和不再有显著沉落，不再有大量气泡上冒为止。上层混凝土振捣要在下层混凝土初凝之前进行，并且振捣棒插入下层混凝土50～100mm。

2.5混凝土养护

采用覆盖与洒水养护并用的养护方法，桥面与底板顶面混凝土在初凝前即用塑料薄膜与土工布覆盖，并安排专人洒水保证潮湿度大于90%且至少保持7天以上，梁两端在浇筑完混凝土后即用塑料布封闭保持梁体温度与湿度，内膜板拆除后应安排专人进行洒水养护。

3.质量控制

3.1本工法执行的主要规范、规程、标准是按照本工程的政策文件执行。

3.2原材料质量控制

一是：水、粗细骨料经检测满足规范标准要求后才能进场使用。水泥、粉煤灰、外加剂必须有出厂合格证、检验报告、进场后要经过复检，满足相关规范要求后才能使用；二是：水泥与外加剂在使用前应进行适应性检验，适应性不良时不得浇筑混凝土。

3.3混凝土浇筑质量控制

每次开盘前要对计量系统复称，计量允许偏差不得超过下列规定：水泥、水为±1%，粗细骨料为±2%，外加剂为±1%；混凝土罐车出站与入泵前，每罐车混凝土都必须经试验员检查和易性合格后才能签证放行；梁体灌注一次成型，每节段灌注时间不宜超过6h或不得超过混凝土的初凝时间；混凝土拌和物入模前含气量应控制在2～4%。入模坍落度应控制在140±20 MM；现场取样时，应以罐车卸料1/4后至3/4前的混凝土为代表。取样频次按照混凝土的方量和各施工环节的要求依据规范要求确定；混凝土拌和物入模温度宜在5～30℃，模板温度宜在5～35℃；拆模时，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差均不宜大于15℃。

4.结语

本工法应用于包括K30+0.82中梁现浇箱梁2联、K34+782/842大桥现浇箱梁5联，累计混凝土工程量11506m3，灌筑混凝土部位距搅拌站最远5km。在现浇箱梁施工中重点控制原材料质量、水泥及外加剂适应性、坍落度，现场自始至终都有专职桥梁工程师、安全工程师、试验工程师、环保工程师等各类专业人员跟班监督、检查指导施工，保证了现浇箱梁混凝土质量与施工的顺利进行。