1 工程概況
新建合肥至武漢客運專線1 標DK78+360~DK93+300 段,其中特大橋1 座、大橋2 座、中橋3 座、涵洞97 座, 總混凝土方量為53000m3, 根據設計要求結構物全部為耐久性混凝土。
滿足混凝土結構的整體使用年限100 年, 在各種因素作用下使混凝土結構長期維持其應有功能, 是本工程的重要指標要求之一。
2 耐久性混凝土的特點
耐久性混凝土的特點有: 使用的原材料為水泥、砂、石、外加劑; 生產工藝過程在宏觀上與普通混凝土一致; 摻入大量活性混合材料( 粉煤灰、磨細礦渣粉) 和專用復合外加劑; 養護要求高; 對施工單位的管理水平要求高。
耐久性混凝土既是以耐久性為基本要求, 在采用常規材料和工藝制造的水泥混凝土中摻入一定量的礦物摻和料和專用復合外加劑, 取用較低的水膠比和較少的水泥用量, 并在施工時采取嚴格的質量控制措施制備的滿足力學性能要求并具有較高的耐久性能和良好的工作性能的混凝土。
3 高性能混凝土的質量控制
3.1 原材料選擇
3.1.1 水泥
強度等級不低于42.5 級的硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥, 比表面積不宜超過350m2/kg, 游離氧化鈣含量不應超過1.5%, 水泥的堿含量不應超過0.6%, 水泥熟料中C3A 的含量不宜超過8% , 鋼筋混凝土所用水泥的Cl- 含量不宜超過水泥重的0.2%( 鋼筋混凝土) 和0.1%( 預應力混凝土) 。
3.1.2 細骨料的主要品質指標( 見表1)
采用粗細骨料為非堿活性的骨料。粗骨料級配優越、吸水率低、空隙率小、針片狀顆粒含量低, 骨料為二級級配。細骨料為級配合理、質地均勻、堅固的天然中粗河砂, 細度模數為2.9。
3.1.3 粗骨料
最大公稱粒徑應不大于31.5mm, 且不宜超過鋼筋保護層厚度的2/3, 不得超過鋼筋最小間距的3/4。配制C50 及以上預應力混凝土時, 粗骨料最大公稱粒徑不應大于25mm, 粗骨料應采用二級配石; 當最大粒徑為31.5mm 時, 5mm~10mm 粒級部分不宜少于25% ; 當最大粒徑為25mm 時, 5mm~10mm 粒級部分不宜少于40%。
3.1.4 耐久性原材料
適量摻用規定品質的優質粉煤灰、磨細礦渣粉等礦物摻和料或復合礦物摻和料。粉煤灰的主要品質指標見表2, 磨細礦渣粉的主要品質指標見表3。
專用復合外加劑應具有減水率高、坍落度損失小、適量引
氣、能細化混凝土孔結構、能明顯改善或提高混凝土耐久性、與水泥有良好的適應性等性能。
3.2 配合比設計
本工程地處一般地區, 對不同部位混凝土的耐久性有不同要求: 基礎、承臺、墩臺、涵洞、支承墊石、梁面纖維混凝土等重點是考慮其抗碳化、抗氯離子滲透性能、體積穩定性能、抗滲性能、耐腐蝕性能、抗堿—骨料反應性和抗裂性能; 預應力梁除上述要求外, 還考慮了徐變性能和抗壓疲勞性能。為確保混凝土的耐久性能, 對工程所在地區進行了原材料調查, 并對質量進行了比選, 選用了質量穩定并有利于改善混凝土耐久性的要求的各種原材料。混凝土的耐久性能要求應符合表4 要求。
混凝土配合比設計要求在混凝土澆筑前至少90d 完成。當混凝土的原材料有改變時, 須重新設計配合比。
由于混凝土的耐久性指標檢驗周期較長, 考慮試驗周期和可能出現的原材料變化等因素, 要求原材料均有備用種類, 提前進行不同組合材料間配合比的選定工作。
3.3 高性能混凝土施工控制
為確保高性能混凝土質量, 本工程混凝土采用集中拌合。攪拌、運輸、振搗等設備根據拌合時間、攪拌能力、運輸距離、澆筑數量、連續澆筑等因素進行綜合配套。
混凝土施工要求按特殊工序的程序處理, 施工前先需進行工序能力驗證, 檢查人員、設備、工藝是否滿足施工需要, 混凝土施工關鍵操作人員要求固定且振搗經驗豐富, 并經培訓合格。
3.3.1 原材料控制
實際使用的各種原材料必須與配合比設計相一致。材料進場后, 按材料控制程序進行登記, 并收集、保留相關資料。
所有原材料做到先檢后用; 集料堆放場地先硬化、分倉, 后堆放原材料; 粗骨料按要求分級采購、分級運輸、分級堆放、分級計量; 并對其檢驗狀態進行標識; 膠凝材料、外加劑儲存罐采用頂部搭設遮陽棚和四周棉被包裹防曬。
骨料在使用前必須進行篩洗, 嚴格控制含泥量、級配, 并用鋼結構雨棚覆蓋, 降低集料的含水量差異和溫度。
3.3.2 拌合過程控制
依據試驗配合比和施工配合比, 核查各種材料質量、攪拌設備系統及儀表精度。對微機控制攪拌站計量參數資料要及時分析, 動態校正計量。驗證混凝土的和易性、可泵性、測試坍落度。
所有混凝土原材料均按照質量計量, 配料按配料單進行稱量。混凝土攪拌工藝見圖1。
攪拌時按上述投料順序投料。每一攪拌階段不少于30s, 總攪拌時間為3min。拌制第一盤混凝土時, 增加水泥和細骨料用量10%, 保持水膠比不變以便攪拌機持漿。操作手進行崗前培訓, 持證上崗; 拌合時, 有技術人員在攪拌站全過程值班, 隨時處理出現的各種情況。
3.3.3 運輸及泵送過程控制
本工程混凝土運輸采用混凝土輸送泵泵送和混凝土攪拌車運輸兩種形式。
混凝土攪拌車通過施工道路運輸, 要求保持運輸混凝土的道路平坦暢通, 保證混凝土在運輸過程中保持均勻性, 運到澆筑地點時不分層、不離析、不漏漿, 并具有要求的坍落度和含氣量等工作性能。
混凝土的入模時間控制在攪拌后60min 內泵送完畢, 最長時間不超過1/2 混凝土初凝時間, 混凝土初凝時間由試驗室根據施工氣溫試驗確定, 并符合有關規范要求。在交通擁堵和氣候炎熱等情況下, 在保證混凝土性能前提下, 適當增加混凝土初始坍落度, 防止混凝土坍落度損失過大。
3.4 澆筑過程控制
澆筑混凝土前, 根據不同的結構斷面尺寸、施工環境、施工條件做好澆筑方案, 包括澆筑起點、澆筑進展方向和澆筑厚度、振搗器具布置等。混凝土澆筑過程中, 嚴格按事先確定的澆筑方案施工。
澆筑混凝土前, 指定專人仔細檢查鋼筋保護層墊塊的位置、數量及其緊固程度, 并作重復性檢查, 以提高鋼筋保護層厚度尺寸的質量保證率。構件側面和底面的墊塊至少應為4 個/m2, 綁扎墊塊和鋼筋的鐵絲頭不得伸入保護層內。清除模板內的各種雜物。
墩、臺、預應力梁的混凝土澆筑采用整個平截面范圍內水平分層進行澆筑, 澆筑間隙時間控制在90min 內, 混凝土的一次攤鋪厚度控制在600mm 以內; 水下混凝土采用導管法進行澆筑。
澆筑時: 傾落高度小于2m 時, 采用自由傾落; 大于2m 時,用滑槽、串筒、漏斗等器具輔助輸送混凝土, 保證混凝土不出現分層離析現象。混凝土的澆筑需連續進行, 在澆筑過程中, 嚴格控制混凝土的均勻性和密實性。
3.5 振搗過程控制
墩身承臺混凝土振搗采用插入式高頻振動棒, 預應力混凝土梁采用側振并輔以插入式振搗器振搗。
采用插入式高頻振搗器振搗混凝土時, 宜采用垂直點振方式振搗, 每點的振搗時間以表面泛漿或不冒大氣泡為準, 振搗時間一般控制在30s 以內, 避免過振。混凝土較粘稠時, 應加密振點分布。
在振搗混凝土過程中, 應加強檢查模板支撐的穩定性和接縫的密合情況, 以防漏漿。振搗時不得碰撞模板、鋼筋及預埋件。
4 裂紋控制
4.1 配制高性能混凝土, 選擇合理澆筑工藝
通過配合比的優化設計, 優選出的混凝土配合比體積穩定性和抗裂性能最優, 具有低水化熱、低收縮的特點。混凝土澆筑完畢后, 反復收光、抹平、壓實, 直至混凝土具有一定的強度, 有效防止早期干縮裂紋的產生。
混凝土保護層采用小直徑專用搗固棒振搗, 以此提高保護層混凝土的密實度, 增強混凝土抗裂性能,
4.2 控制溫差裂紋, 加強混凝土養護
4.2.1 控制入模溫度, 實施測溫方案
采用拌合水中加碎冰的方法降低混凝土入模溫度, 縮小結構內部、表面以及環境溫度的差異。
計算混凝土理論最高溫升值, 制定實體墩身、承臺、梁體的測溫方案, 對混凝土拌合物及水化熱造成的升、降溫監控, 繪制溫度曲線圖, 確定不同環境溫度條件下需要布設冷卻管的形式。當發現混凝土溫度變化異常時, 立即報告, 分析原因, 采取相應措施。
4.2.2 加強養護控制
加強養護是控制溫差、干縮等裂紋的重要措施。根據結構特點, 預制混凝土構件采用先蒸汽養護、后灑水自然養護的工藝, 現澆混凝土構件采用自然養護的工藝。
5 結束語
本標段混凝土工程于2006 年12 月結束, 混凝土質量滿足各項技術指標的要求。在施工過程中應注重控制各個施工階段的施工工藝, 使耐久性混凝土真正能夠達到抗凍性、抗滲性、耐腐蝕性和體積穩定性的要求。
參考文獻
[ 1] TZ210- 2005, 鐵路混凝土工程施工技術指南[S].北京: 中國鐵道出版社, 2005.
[ 2] TZ213- 2005, 客運專線鐵路橋涵工程施工技術指南[S].北京: 中國鐵道出版社, 2005.
