高速鐵路高性能砼施工技術研究

朱志軍

摘 要：該文基于筆者多年從事高速鐵路施工的相關工作經驗，以高速鐵路高性能砼施工技術為研究對象，論文首先分析了高性能混凝土原材料的質量控制，進而探討了高性能混凝土配合比的選定，在此基礎上，論文分析了施工過程的質量控制，全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：高速鐵路 高性能砼 施工 質量控制

中圖分類號：U445 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（b）-0025-02

高性能混凝土（High Performance Concrete簡寫為HPC）一詞是20世紀90年代前后提出的，我國學者認為高性能混凝土一種符合特殊性能組合和勻質性要求的混凝土，它具有易于澆筑而不離析，力學性能穩定、早強、韌性、體積穩定性以及嚴酷環境下的高耐久性的特點。被廣泛用于高層建筑、公路、鐵路橋梁及海港碼頭建設工程中。

1 高性能混凝土原材料的質量控制

原材料的選用對高性能混凝土質量的重要性及影響。尤其在原材料方面，如粗、細集料的級配、水泥細度質量，造成新拌混凝土和易性差、混凝土澆注過程中易磨損混凝土輸送管道，發生堵、爆管現象。因此對高性能混凝土的原材料質量控制以及進行混凝土坍落度調整極為重要（見圖1）。

1.1 水泥

選用水泥的流變性比強度更重要，與減水劑相容性要好，不宜用早強水泥或其它摻混合材水泥。為避免混凝土因體積不穩定而產生的變形，應選擇堿、C3A、C3S含量低，質量穩定的水泥。采用4215級的低堿硅酸鹽或低堿普通硅酸鹽水泥，水泥熟料中C3A含量不應大于8%，在強腐蝕環境下不應大于5%；礦物摻和料僅限于磨細礦渣粉或粉煤灰。

1.2 骨料

混凝土中骨料體積約占混凝土總體積的75%～85%，優質且級配良好的骨料可以提高混凝土的密實度，從而提高新拌混凝土的工作性和硬化后的強度及耐久性。此外，骨料的種類對高性能的體積穩定性也有顯著影響。粗骨料的巖石種類、粒徑、粒形、表面狀況、級配以及軟弱顆粒和石粉含量將會影響拌合物的和易性及硬化后的強度，而細骨料的粗細和級配對混凝土流變性能的影響更大。

（1）砂。宜選用質地堅硬、級配良好的河砂，細度模數宜為2.6～3.0，通過0.315 mm篩孔的砂不應少于15%，含泥量≤1.0%；泥塊含量≤1.0%；同時用不同粒徑的砂混合，調整砂級配。

（2）碎石。宜用質地堅硬，級配良好的石灰巖、花崗巖、輝綠巖等碎石或碎卵石，不得采用具有堿-碳酸鹽反應的骨料，并應優先采用非活性骨料。母巖的立方抗壓強度fg≥2fcu以上；壓碎指標不應大于10%，針、片狀含量≤5.0%，并不得混入軟弱顆粒；含泥量≤0.5%；泥塊含量≤0.5%；吸水率≤1.0%；一般最大粒徑Dmax≤25 mm，因為粒徑小時界面周長小，厚度也小，難以形成大缺陷，不僅有利于界面強度，也有利于抗滲性；碎石的粒型、表面性質、石粉含量也很重要，應嚴格控制。

1.3 外摻料

采用F類Ⅰ級粉煤灰和礦渣粉是理想的礦物摻和料組合。摻入一定量的粉煤灰，既能充分發揮粉煤灰的滾珠效應，又能減少水化熱，減小混凝土自身收縮膨脹，有利于高性能混凝土的耐久性，但不利于混凝土的早期強度增長。在保證高性能混凝土可泵送的前提下，適當增加坍落度，使其和易性好，黏聚性好，泌水性得到改善，提高早期強度；減少水泥用量，可以有效減少混凝土早期溫度收縮裂縫，使抗裂性得以加強，同時也可降低成本，提高經濟效益。

1.4 外加劑

采用新一代的聚羧酸高效減水劑，減水效果好，氯離子含量少，與萘系減水劑相比，引氣及抗泌水效果更好，更有利于混凝土質量控制。結果選定上海某公司生產的新型高效減水劑（實際摻量為1.1%，減水率為32%）。

上述材料除了符合已提出的技術指標要求外，如應用于高鐵客運專線施工中還應符合《350 km/h客運專線預應力混凝土預制梁暫行技術條件》或《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》的技術規定。

2 高性能混凝土配合比的選定

高鐵客專預制梁梁體設計混凝土強度等級為C50混凝土，28 d抗壓強度要求≥50.0 MPa，彈性模量強度≥35.0 GPa，耐久性要求等級不小于P20，環境侵蝕條件按T2處理?，F場施工為泵送連續施工工藝，要求砼坍落度較大且要求泵性良好，且充分要考慮模板、臺座生產周轉時間。因此梁體砼各項性能指標要求較高，不但考慮強度要求，還要充分考慮設計砼的早期強度、耐久性和工作性能。又梁體砼澆注因采用泵送工藝施工，砼拌合物的工作性能就顯的由為重要，因為它是保證砼澆筑質量的關鍵所在，它要求砼拌合物有較高的流動性及可泵性，易于振搗。同時拌合物還要有良好的體積穩定性、不離析、泌水等特征， 并還要考慮環境、溫度、攪拌運輸時間對砼的流動性損失。

為此選擇砼坍落度為180～220 mm。多數造成砼質量劣化的物理、化學侵蝕介質都是通過水侵入砼內部而發生的，所以提高砼的抗滲性能是提高砼耐久性的重要手段，而提高砼的抗滲性能主要是改善砼內部結構、提高砼的密實性。因此，在配合比設計時通過摻加適當的礦粉、粉煤灰等礦物摻合料和高效減水劑等手段，降低砼的水灰比、水化熱，減小內部溫升，防止砼的不良收縮等原因造成細微裂縫，提高砼拌和料的均勻性、穩定性和硬化后砼的密實性，同時相應也提高了砼的強度等級。

（1）預制箱梁C50混凝土試配強度的確定：根據《普通混凝土配合比設計規程》（JGJ55-2000），混凝土的配制強度采用公式fcu，o=fcu，k+1.645σ進行計算確定。R取值為610MPa，則：fcu，o=59.9 MPa。（2）配合比各組分的確定：充分考慮含氣量的控制，設計含氣量為3.0%。配合比設計采用體積法，計算得出預制梁C50混凝土配合比，經試驗室室內試配、調整后配合比見表1。endprint

該配合比經現場試拌、試驗后確定混凝土工作性能、抗壓強度、靜壓彈性模量及混凝土耐久性均能夠滿足設計要求。

3 施工過程的質量控制

3.1 混凝土拌制

（1）高性能混凝土拌制時，要嚴格控制配合比中各種原材料的計量，保證配料數量誤差在施工規范要求之內。水膠比很低的高性能砼對用水量和材料用量變化非常敏感，所以要認真對待原材料的計量。應定期對攪拌站計量系統進行檢定。另每班混凝土澆注前，應對攪拌站計量系統均要進行零點校核，確?；炷翝沧⑦^程中混凝土組成材料計量結果偏差符合相關規定見表2、表3。

（2）高性能混凝土拌制時，必須準確控制用水量，應在砼生產前及生產過程中及時對砂、石料進行含水量測定，當含水率發生明顯變化時，增加檢測頻率并依據檢測結果及時調整混凝土用水量和骨料用量。嚴禁在材料出機后加水。

（3）因摻加了粉煤灰和硅粉等顆粒較細的材料，施工中要嚴格控制各種材料特別是細料的用量，同時要采取防風、防雨、密閉等措施。

3.2 混凝土澆注

（1）高性能混凝土中由于摻加了粉煤灰和礦渣粉，和易性較好，不易產生離析的現象，同時由于混凝土中的各種成分之間黏結能力比普通混凝土增強，以及由于摻加了多種外摻料，在不同溫度下混凝土的坍落度損失亦不同。因此，混凝土澆注時要根據現場施工溫度選擇適宜的混凝土坍落度，提供給拌和站進行調整。（2）混凝土澆筑過程中，注意振搗，特別是箱梁腹板與底板及頂板的承托、預應力鋼束錨固鋼筋密集部位，由于鋼筋比較密集，建議采用直徑稍小的振動棒，適當延長振搗時間，并配合附著式振搗器，確保不漏振、不過振，保證箱梁的外觀質量。（3）混凝土澆筑完成，表面收漿干燥后，應及時養護和抽動波紋管內芯棒。

3.3 混凝土養護、拆模

高性能砼因水膠比低，早期強度并不比同強度的普通砼的低。摻入大量細摻料的高性能砼需要盡早保水養護。早期保水養護不足對所有砼的強度發展和耐久性都有不利的影響。摻加粉煤灰的砼拌和物對濕度和溫度尤其敏感，澆注過程中，混凝土表面失水較快，在其表面形成一道硬殼，即“假凝”現象。如養護不及時，則有可能在混凝土表面形成微小網狀干縮裂縫。所以要求砼澆筑完畢待終凝后立即灑水覆蓋或蒸汽養護，養護期間不少于7 d，控制拆模強度為梁體同條件養護試件強度達到砼設計強度的60%方可拆模。

4 結語

高性能混凝土質量控制，牽涉到原材料選擇、配合比設計、施工工藝等諸多因素，為充分發揮高性能混凝土的性能，應在配制高性能混凝土原材料選擇上加以重視，并加強高性能混凝土施工生產、運輸、澆注、及養護過程中的質量控制，從而保證工程質量要求。

參考文獻

[1] 張少鋒.客運專線箱梁預制質量控制要點[J].鐵道標準設計，2007（6）.

[2] 胡耀華.高強.高性能混凝土質量監控探討[J].建筑技術開發，2005（2）.endprint

該配合比經現場試拌、試驗后確定混凝土工作性能、抗壓強度、靜壓彈性模量及混凝土耐久性均能夠滿足設計要求。

3 施工過程的質量控制

3.1 混凝土拌制

（1）高性能混凝土拌制時，要嚴格控制配合比中各種原材料的計量，保證配料數量誤差在施工規范要求之內。水膠比很低的高性能砼對用水量和材料用量變化非常敏感，所以要認真對待原材料的計量。應定期對攪拌站計量系統進行檢定。另每班混凝土澆注前，應對攪拌站計量系統均要進行零點校核，確?；炷翝沧⑦^程中混凝土組成材料計量結果偏差符合相關規定見表2、表3。

（2）高性能混凝土拌制時，必須準確控制用水量，應在砼生產前及生產過程中及時對砂、石料進行含水量測定，當含水率發生明顯變化時，增加檢測頻率并依據檢測結果及時調整混凝土用水量和骨料用量。嚴禁在材料出機后加水。

（3）因摻加了粉煤灰和硅粉等顆粒較細的材料，施工中要嚴格控制各種材料特別是細料的用量，同時要采取防風、防雨、密閉等措施。

3.2 混凝土澆注

（1）高性能混凝土中由于摻加了粉煤灰和礦渣粉，和易性較好，不易產生離析的現象，同時由于混凝土中的各種成分之間黏結能力比普通混凝土增強，以及由于摻加了多種外摻料，在不同溫度下混凝土的坍落度損失亦不同。因此，混凝土澆注時要根據現場施工溫度選擇適宜的混凝土坍落度，提供給拌和站進行調整。（2）混凝土澆筑過程中，注意振搗，特別是箱梁腹板與底板及頂板的承托、預應力鋼束錨固鋼筋密集部位，由于鋼筋比較密集，建議采用直徑稍小的振動棒，適當延長振搗時間，并配合附著式振搗器，確保不漏振、不過振，保證箱梁的外觀質量。（3）混凝土澆筑完成，表面收漿干燥后，應及時養護和抽動波紋管內芯棒。

3.3 混凝土養護、拆模

高性能砼因水膠比低，早期強度并不比同強度的普通砼的低。摻入大量細摻料的高性能砼需要盡早保水養護。早期保水養護不足對所有砼的強度發展和耐久性都有不利的影響。摻加粉煤灰的砼拌和物對濕度和溫度尤其敏感，澆注過程中，混凝土表面失水較快，在其表面形成一道硬殼，即“假凝”現象。如養護不及時，則有可能在混凝土表面形成微小網狀干縮裂縫。所以要求砼澆筑完畢待終凝后立即灑水覆蓋或蒸汽養護，養護期間不少于7 d，控制拆模強度為梁體同條件養護試件強度達到砼設計強度的60%方可拆模。

4 結語

高性能混凝土質量控制，牽涉到原材料選擇、配合比設計、施工工藝等諸多因素，為充分發揮高性能混凝土的性能，應在配制高性能混凝土原材料選擇上加以重視，并加強高性能混凝土施工生產、運輸、澆注、及養護過程中的質量控制，從而保證工程質量要求。

參考文獻

[1] 張少鋒.客運專線箱梁預制質量控制要點[J].鐵道標準設計，2007（6）.

[2] 胡耀華.高強.高性能混凝土質量監控探討[J].建筑技術開發，2005（2）.endprint

該配合比經現場試拌、試驗后確定混凝土工作性能、抗壓強度、靜壓彈性模量及混凝土耐久性均能夠滿足設計要求。

3 施工過程的質量控制

3.1 混凝土拌制

（1）高性能混凝土拌制時，要嚴格控制配合比中各種原材料的計量，保證配料數量誤差在施工規范要求之內。水膠比很低的高性能砼對用水量和材料用量變化非常敏感，所以要認真對待原材料的計量。應定期對攪拌站計量系統進行檢定。另每班混凝土澆注前，應對攪拌站計量系統均要進行零點校核，確?；炷翝沧⑦^程中混凝土組成材料計量結果偏差符合相關規定見表2、表3。

（2）高性能混凝土拌制時，必須準確控制用水量，應在砼生產前及生產過程中及時對砂、石料進行含水量測定，當含水率發生明顯變化時，增加檢測頻率并依據檢測結果及時調整混凝土用水量和骨料用量。嚴禁在材料出機后加水。

（3）因摻加了粉煤灰和硅粉等顆粒較細的材料，施工中要嚴格控制各種材料特別是細料的用量，同時要采取防風、防雨、密閉等措施。

3.2 混凝土澆注

（1）高性能混凝土中由于摻加了粉煤灰和礦渣粉，和易性較好，不易產生離析的現象，同時由于混凝土中的各種成分之間黏結能力比普通混凝土增強，以及由于摻加了多種外摻料，在不同溫度下混凝土的坍落度損失亦不同。因此，混凝土澆注時要根據現場施工溫度選擇適宜的混凝土坍落度，提供給拌和站進行調整。（2）混凝土澆筑過程中，注意振搗，特別是箱梁腹板與底板及頂板的承托、預應力鋼束錨固鋼筋密集部位，由于鋼筋比較密集，建議采用直徑稍小的振動棒，適當延長振搗時間，并配合附著式振搗器，確保不漏振、不過振，保證箱梁的外觀質量。（3）混凝土澆筑完成，表面收漿干燥后，應及時養護和抽動波紋管內芯棒。

3.3 混凝土養護、拆模

高性能砼因水膠比低，早期強度并不比同強度的普通砼的低。摻入大量細摻料的高性能砼需要盡早保水養護。早期保水養護不足對所有砼的強度發展和耐久性都有不利的影響。摻加粉煤灰的砼拌和物對濕度和溫度尤其敏感，澆注過程中，混凝土表面失水較快，在其表面形成一道硬殼，即“假凝”現象。如養護不及時，則有可能在混凝土表面形成微小網狀干縮裂縫。所以要求砼澆筑完畢待終凝后立即灑水覆蓋或蒸汽養護，養護期間不少于7 d，控制拆模強度為梁體同條件養護試件強度達到砼設計強度的60%方可拆模。

4 結語

高性能混凝土質量控制，牽涉到原材料選擇、配合比設計、施工工藝等諸多因素，為充分發揮高性能混凝土的性能，應在配制高性能混凝土原材料選擇上加以重視，并加強高性能混凝土施工生產、運輸、澆注、及養護過程中的質量控制，從而保證工程質量要求。

參考文獻

[1] 張少鋒.客運專線箱梁預制質量控制要點[J].鐵道標準設計，2007（6）.

[2] 胡耀華.高強.高性能混凝土質量監控探討[J].建筑技術開發，2005（2）.endprint