CRTS III型无砟轨道板自密实混凝土配合比调整与质量控制

杜纪锋

（济南常春藤建材科技有限公司，山东 济南 250101）

0 前言

1988 年日本东京大学冈村甫教授首先成功研发了自密实混凝土，它具有很高的流动性、黏聚性和抗离析性，在自重作用下无需振捣就能自动流平并充满模具和包裹钢筋。由于 CRTS Ⅲ 型无砟轨道板腔狭长空间密闭，混凝土流动距离长。要求自密实混凝土具有高流动性和抗离析性。轨道板腔内具有高密集配筋结构，包括轨道板底部的门形筋和填充层中的钢筋网络。要求自密实混凝土具有高间隙通过能力和体积稳定性。填充层土工布加大了混凝土灌注时的流动阻力，要求自密实混凝土具有较低的屈服应力和适当黏度。搅拌站与施工现场距离长短不一，要求自密实混凝土具有较高保坍性和流速保持性。自密实混凝土具有高流动性、高间隙通过性、体积稳定性及工作性是唯一能够解决填充层特殊要求的混凝土种类。

1 自密实混凝土常见问题及调整方法

1.1 自密实混凝土浆体量不足

自密实混凝土浆体量过少，主要表现为混凝土流动性差、流速差，混凝土呈现明显的漏石状态。

解决措施：

（1）自密实混凝土配合比中胶凝材料过少，可适当增加胶凝材料（如粉煤灰）。

（2）减水剂减水率过低，自由水释放量少，可适当增加减水率或减水剂掺量。

（3）水胶比过小，可适当增加单位用水量。

（4）含气量过低，浆体饱满性不足，可适当增加引气组分。

1.2 自密实混凝土流动性差

自密实混凝土主要表现为黏度大、流速慢。坍落扩展度满足要求，但 T500较大，灌注时间超过 12min，增加了充盈度不足的概率，影响了工程的进度。

解决措施：

（1）胶凝材料过少，可适当增加胶凝材料（如粉煤灰）。

（2）减水剂减水率过低，自由水释放量少，可适当增加减水率或减水剂掺量。

（3）凝土体系空间堆积不合理，可适当增加砂率或改变大小碎石比例。

1.3 自密实混凝土包裹性差

自密实混凝土主要表现为露石现象明显，工作性能差，砂石宜分离。

解决措施：

（1）砂率过低，可以适当提高砂率。

（2）大小碎石比例不合理，通过骨料堆积密度实验及满足连续级配要求的情况下确定合理比例。

1.4 自密实混凝土强度较低

自密实混凝土抗压强度较易满足规范要求，但抗折强度往往较低。

解决措施：

（1）砂率过大，“砂—浆体”界面过渡区存在薄弱缺陷可能性较大，可适当降低砂率。

（2）碎石针片状过多，压碎值偏低，可选择压碎值较小、粒型较好的合格碎石。

（3）胶凝材料用量过少，适当增加胶凝材料总量或提高配合比中水泥的比例。

（4）矿物外掺合料活性过低，可降低掺合料比例或更换活性较高的掺合料。

（5）含气量或气泡间距过大，可使用稳泡剂，细化混凝土内部气泡。

1.5 自密实混凝土含气量过低

自密实混凝土含气量过低，会导致浆体饱满性不足，混凝土流动性差、黏度大、流速慢。

解决措施：

（1）胶凝材料过少，可适当增加胶凝材料（如粉煤灰）量。

（2）减水剂减水率过低，自由水释放量少，可适当增加减水率或减水剂掺量。

（3）混凝土体系空间堆积不合理，可适当增加砂率或改变大小碎石比例。

（4）选择合适的引气剂，并提高引气剂掺量。

2 自密实混凝土原材料的控制

2.1 砂的含泥量

规范要求含泥量不大于 2.0%。含泥量主要影响自密实混凝土的坍落扩展度损失。通过控制减水剂中保坍与减水成份比例及掺量来达到要求的坍落扩展度。自密实混凝土到达浇筑现场时的坍落扩展度可以轻微损失或增加。当运输距离远、气温高、风速大的情况下应尽量使用含泥量较低的砂以确保施工质量。

2.2 砂的细度模数及含水率

砂应选用级配合理、质地坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂，也可选用采用专门机组生产的机制砂，不得使用海砂。砂的细度模数不大于 2.7。砂的细度模数主要影响自密实混凝土的用水量及拌合物的粘聚性、包裹性。自密实混凝土要求砂的细度模数变化不宜过大，当砂的细度模数比原来显著增大时，可以在容重不变的情况下适当增加 1%～2% 的砂率，当砂的细度模数比原来显著减小时，可以在容重不变的情况下适当减少 1%～2% 的砂率。开盘前，应严格测定粗细骨料的含水率，及时调整施工配合比。当砂含水率大于 6%时很不稳定，此时要提高含水率抽检频率。遇到含水率较高的湿砂时，铲车翻拌均匀后上料。长时间未使用应再次从料斗中取样测定砂的含水率。

2.3 粗骨料

粗骨料应选用粒型良好、质地坚固、线胀系数小的洁净碎石、碎卵石或卵石。粗骨料宜采用二级配，最大公称粒径不宜大于 16mm，针片状颗粒含量不大于5%，含泥量不大于 0.5%。当骨料粒径合格时，但总体偏大时，应适当提高自密实混凝土的坍落扩展度，减少灌注失败的概率。

2.4 减水剂

减水剂中保坍与减水成份合适比例，保证自密实混凝土坍落扩展度在灌注过程中变化不大，根据施工时的温度、天气及时调整缓凝组份的比例。

2.5 自密实混凝土的运输

每次罐车从搅拌机接料之前应快速反转，把罐车中的水放完，自密实混凝土的运输速率应保证施工的连续性。当中转料斗中的混凝土不足以灌注一块板时，必须等待下一车，如果等待时间超过 30min，必须检测自密实混凝土的性能方可施工。同时发车间隔应根据运输的距离及施工的快慢及时调整，防止发车过密，造成自密实混凝土坍落扩展度损失。当罐车到达浇筑现场时，应使罐车高速旋转 30s 方可卸料。严禁在运输过程中向混凝土内加水。

2.6 轨道板自密实混凝土浇筑

轨道板自密实混凝土必须快灌快运，禁止中转料斗中混凝土过长时间停留，以免坍落度损失过大。入模前应检测混凝土拌合物的温度、坍落扩展度、泌水率和含气量等。只有拌合物性能符合设计要求时方可灌注。自密实混凝土灌注应保证下料的均匀连续性，并一次完成灌注。在炎热季节施工时，水泥进入搅拌机的温度不宜大于 50℃。避免模板和混凝土直接接受阳光照射。罐车应裹罐衣，放于阴凉处，使用时加水润湿罐衣，并用凉水冲洗罐车内部。在低温环境下施工时，自密实混凝土搅拌时间宜较常温施工延长 50% 左右，并采取保温防冻措施，加快灌注速度，防止混凝土早期受冻。在风速较大的环境下施工时，应采取挡风措施，防止混凝土失水过快。自密实混凝土入模前应检查板腔内是否积水。当土工布和凹槽中存在积水时，严禁灌注自密实混凝土。雨天不应进行自密实混凝土灌注施工。

3 自密实混凝土施工质量缺陷及解措施

3.1 充盈度不足

自密实混凝土是否充盈饱满是灌注质量最直观的判别依据，通常以自密实混凝土通过观察孔及四角排气孔完全流出为参考。造成充盈度不足的主要原因有以下三个方面：

（1）自密实混凝土初始坍落扩展度过大或过小

坍落扩展度是自密实混凝土主要的性能指标之一，直接体现了能否灌注饱满的关键。自密实混凝土坍落扩展度以≤680mm 为宜，在高温大风天气坍落扩展度一般控制在 660～680mm，低温天气坍落扩展度一般控制在 640～660mm。如自密实混凝土坍落扩展度偏小，在同样灌注高度下其流速慢，灌注时间就加长，当灌注时间超过 15min 后，混凝土充盈度不足出现的概率将大大增加；如自密实混凝土坍落扩展度偏大，混凝土易离析、粗骨料下沉，增加了堵管的概率。

（2）自密实混凝土坍落扩展度损失或后滞

自密实混凝土从搅拌开始到灌注结束的持续时间不宜超过 120min。由于自密实混凝土灌注施工慢，工人熟练程度不同、运输距离、原材料的波动、环境温度等都会影响混凝土的坍落扩展度。自密实混凝土灌注时的坍落扩展度与初始值相比可以轻微减少或增大。如自密实混凝土坍落扩展度损失过快，灌注过程中易出现充盈度不足；如自密实混凝土坍落扩展度显著增加，易出现离析，导致充盈度不足。

（3）跑模漏浆造成充盈度不足。

解决措施：

（1）选择合适的坍落扩展度

合适的坍落扩展度能保证灌注过程均匀连续，自密实混凝土灌注所要求的坍落扩展度随温度的升高而增大。自密实混凝土入模的坍落扩展度应不小于640mm，以免灌注时坍落扩展度过小造成充盈度不足。同时控制混凝土坍落扩展度的上限，保证自密实混凝土均匀稳定，避免灌注时坍落度过大造成离析，导致充盈度不足。一般自密实混凝土的灌注时间控制在 6～12min，既能保证自密实混凝土的灌注质量，也能保证施工进度。

（2）避开高温及低温时段

夏季气温高时不宜进行自密实混凝土灌注。如必须安排夏季施工时，应避开高温时段或选择夜间施工。冬季气温低时不宜进行自密实混凝土灌注。施工时间应选择温度较高的时段，同时拌合用水、减水剂等应加热，做好混凝土罐车的保温措施。

加强模板安装牢固度检查。

3.2 表面松软发泡层

自密实混凝土表面发泡层是在自密实混凝土填充层表面存在的具有一定厚度的松软层，其与轨道板接触，影响填充层与轨道板的粘结，且其强度不足，长期运营后主要表现为轨道板与填充层之间出现离缝。其产生的主要原因有：

（1）自密实混凝土离析泌水

自密实混凝土骨料与浆体分离，粗骨料下沉，浆体上浮。灌注后粗骨料集中于底部，顶部主要为浮浆，水分蒸发后就导致混凝土表面产生发泡层。

（2）混凝土与多余水接触

底座板设置的限位槽及隔离土工布中，因在雨后灌注时未采取措施排除多余积水，或轨道板腔润湿过度产生多余水。自密实混凝土与水大面积接触后，其坍落扩展度急剧增加，如未在出浆口完全排除，将导致混凝土产生松软发泡层。

解决措施：

（1）自密实混凝土通过控制单位用水量，减水剂掺量等使得混凝土具有良好的包裹性，均匀稳定，不离析泌水；

（2）雨后施工时在灌注自密实混凝土前应排除板腔内多余水，板腔润湿不能过度，土工布表面不能出现明水。

3.3 表面气泡

自密实混凝土填充层硬化后要求表面无面积大于50cm2以上的气泡，面积 6cm2及以上气泡的面积之和不宜超过板面积的 2%。由于自密实混凝土胶凝材料总量较多、组份多、含气量大，混凝土硬化后表面容易产生气泡。气泡一是混凝土本身产生；二是混凝土灌注过程中机械引入的气泡。混凝土本身气泡一般较规则且面积较小；机械引入的气泡一般不规则且面积较大。

解决措施：控制胶凝材料总量，尽量选择一种质量较好且稳定的掺合料，调整减水剂与胶凝材料的适应性，减少自密实混凝土本身的气泡，控制气泡总量，这是解决表面气泡的关键；控制自密实混凝土的入模坍落扩展度可以减少机械引入的气泡。

3.4 离缝

自密实混凝土硬化后与轨道板直接出现缝隙，成连续或部分出现。离缝严重影响混凝土与轨道板直间的粘结强度。产生的原因主要有三个方面：一是自密实混凝土与多余水接触；二是自密实混凝土灌注过程中模板漏浆；三是自密实混凝土养护不到位。

解决措施：自密实混凝土入模时板腔内无多余水；加强模板牢固度的检查；加强自密实混凝土的养护，特别是高温大风天气时提高洒水频率。

4 结束语

本文较详细的给出了自密实混凝土配合比设计时的实验室调整方法，对于配合比设计具有指导意义；通过控制原材料的性能指标及混凝土的性能指标解决了CRTS III 型无砟轨道板填充层自密实混凝土灌注过程中的主要问题，在施工过程中具有较高的参考价值。