客运专线混凝土施工控制及应用.pdf

文章编号：1 0 0 7 0 4 6 X ( 2 0 l 1 ) 0 3 0 0 4 3 0 4 ，生态建 材 客运专线混凝土施工控制及应用 Co n s t r u c t i o n Co n t r o l o f Co n c r e t e f o r P a s s e n g e r De d i c a t e d L i n e a n d I t s Ap p l i c a t i o n 张玉海 ( 中铁十二局集 团公司 ，山西太原0 3 0 0 2 4 ) 摘要： 把选定的 C3 0 、C 5 0耐久性混凝土配合比运用于施工，在施工过程 中总结出混凝土的拌合、运输、泵送及养护施工 技 术 ，并在施 工 中加 强控 制 ，为客 运 专线 主体 工程 的建设 提供 了质量 保证 。 关 键词 ： 客 运 专线 ；耐 久性 混凝 土 ；施 工控 制 ； C3 0 、C5 0配合 比 ；应 用技 术 中 图分 类 号 ：TU5 2 1 3 1 文 献 标识 码 ：A 0前 言 在大量试验研究的基础上优选出了 C 3 0 、C 5 0两个强 度等级的耐久性混凝土配合比，并把它们成功地应用于中 铁十二局集团公司施工的合武客运专线安徽段 标和温福 铁路客运专线浙江段施工中， 取得了良 好的技术和经济效果。 1混凝土施工质量控制 1 1施工前质量控制 设计多种配合比作为拟试验配合比，并对拟试验配合 比混凝土的总碱质量分数和氯离子质量分数进行计算。由 各种原因带入混凝土中的总碱含量不得超过 3 5 k g m s ，氯 离子总量不得超过胶凝材料总重的0 1 0 f 钢筋混凝土) 或 0 0 6 f 预应力钢筋混凝土) 。 对拟试验配合比混凝土的拌合物性能、力学性能进行 试验，并对其抗裂性进行对比试验，最后对混凝土进行耐 久性试验。当所有检验结果均满足要求后，对应的试验配 合比才能作为施工配合比。 1 2施工过程中的质量控制 1 2 1混凝土的搅拌 混凝土原材料应严格按照施工配合比要求进行准确称 量，称量最大允许偏差应符合下列规定 ( 按质量计)：胶 凝材料 ( 水泥、矿物外加剂等)1 0 0 ；外加剂 0 5 0 ； 集料2 0 0 ；拌合用水 1 0 0 。 混凝土搅拌时，先投入细集料、水泥、矿物外加剂和 外加剂，在搅拌均匀后，再加入所需用水量，待砂浆充分 搅拌后再投入粗集料，并继续搅拌至均匀为止。上述每一 阶段的搅拌时间不宜少于3 0 s ，总搅拌时间不宜少于 2 m i n ， 也不宜超过 3 m i n 。 冬期搅拌混凝土前，经过热工计算，确定水和集料需 要预热的最高温度，以保证混凝土的入模温度满足规范的 规定。优先采用加热水的预热方法调整拌合物温度，但水 温不宜高于8 0 C 。加热水还不能满足要求或集料中含有冰、 雪等杂物时，将集料均匀地进行加热，其加热温度不应高 于6 0 C 。水泥、 外加剂及矿物外加剂可在使用前运入暖棚 进行自然预热，不得直接加热。 炎热季节搅拌混凝土时， 控制水泥的进入搅拌机温度 4 0 C 。应采取在集料堆场搭设遮阳棚、采用低温水搅拌混 凝土等措施降低混凝土拌合物的温度，尽可能在傍晚或低 温时段搅拌混凝土，以保证混凝土的人模温度满足规范的 规定。 1 2 2混凝土的运输 混凝土采用搅拌输送车运输，到达浇筑现场时，先 使罐体高速旋转 2 0 3 0 s ，再将混凝土喂入泵车或输送 泵。尽量减少混凝土的转载次数和运输时间。泵送混凝土 时，除按 J G J T 1 0 1 9 9 5 混凝土泵送施工技术规程规 范规定进行施工外，还应特别注意以下事项。 ( 1 ) 混凝土的坍落度应尽量小，以免混凝土在振捣过 程中产生离析和泌水。 ( 2 ) 混凝土输送管路起始水平段长度不应1 5 m，除 出口处可采用软管，输送管路的其他部位均不得采用软管。 ( 3 )向下泵送时，管路与垂线的夹角不宜 6 0 c m( 泵送时) 或 4 0 c m( 非泵送时) ，浇筑竖向结构混 凝土前，底部先浇筑 51 0 e m水泥砂浆。 ( 4 ) 浇筑时自由倾落高度2 m时，采用滑槽、串筒、 漏斗等器具辅助输送混凝土，保证混凝土不出现分层离析 现象。 ( 5 ) 炎热季节施工，尽可能在傍晚或避开炎热白天浇 筑，避免模板和新浇混凝土直接受阳光照射，保证混凝土 入模前钢筋和模板的温度4 0 ；在低温条件下( 当昼夜平 均气温低于 5 c c或最低气温低于 一 3 q C时) 浇筑混凝土时， 应采取防冻措施，并保证新浇筑混凝土与邻接的已硬化混 凝土或岩土介质之间的温差1 5 。 ( 6 ) 浇筑大体积混凝土结构时，应预先采取降温防裂 措施，浇筑速度不宜过快。 ( 7 ) 在旧混凝土面上接续浇筑新混凝土时，应凿除混 凝土表面的水泥砂浆和松弱层，经凿毛处理的混凝土面应 用水冲洗干净，不得有积水。浇筑新混凝土前，在旧混凝 土面上应铺一层厚约 3 0 c m的 昆 凝土， 其粗集料比新浇筑 混凝土减少 1 0 。 预应力混凝土梁采取快速、稳定、连续、可靠的方式 一 次浇筑成型，每片梁的浇筑时间不宜超过 6 h ，最长不 超过混凝土初凝时间。 1 2 4混凝土振捣 混凝土振捣可采用插入式高频振动棒、附着式平板振 动器、表面平板振动器等设备，振捣时避免碰撞模板、钢 筋及预埋件。预应力梁采用插入式振动棒振捣并辅以侧振。 按事先规定的工艺线路和方式将混凝土均匀振捣密实， 不 得随意加密振点或漏振，每点的振捣时间以表面泛浆或不 冒大气泡为准， 一般不超过3 0 s ， 避免过振。在振捣过程中， 要加强对模板、支撑及接缝的检查，以防跑模或漏浆。振 捣器的移动间距控制在振捣器作用半径的 1 5 倍以内，且 4 4 COAL ASH 3 20 1 1 插入下层混凝土的深度应在 5 0 1 0 0 m m，与侧模应保持 5 0 1 0 0 m m的距离。 1 2 5混凝土养护 掺粉煤灰混凝土对养护条件显得尤为敏感。与普通混 凝土相比，耐久性混凝土的化学收缩和干燥收缩小些，塑 性收缩大些，温度收缩和自收缩更大，其中自收缩裂缝是 影响混凝土耐久性的突出内因。加强混凝土养护虽然不能 影响混凝土最终收缩量，但可以降低极限温升，减少其 早期温度收缩与自收缩，避免出现裂缝，从而生产出具有 耐久性能的混凝土。 混凝土振捣完成后，及时采用蓬布、塑料布对暴露面 覆盖，混凝土养护期间，实现潮湿养护。 当预制梁等特殊构件采取蒸汽养护时，按静停、升温、 恒温、降温4个阶段进行控制。静停期间保持环境温度不 低于 5 ，灌注结束 46 h后方可升温；升温速度 1 0 h ；恒温期间混凝土内部温度不宜超过6 0 C ，最高不 超过 6 5，恒温养护时间根据构件脱模强度要求、混凝 土配合比情况及环境条件等通过试验确定；降温速度 1 O h。 在任一养护时间，淋注于混凝土表面的养护水与表面 混凝土之间的温差不得 1 5 o C 。养护期间，要对有代表 性的结构进行温度监控，定时测定混凝土芯部温度、表层 温度及环境气温、相对湿度、风速等参数，并根据混凝土 温度和环境参数的变化情况及时调整养护方案，确保混凝 土芯部与表层、表层与环境之间的温差不超过 2 0 ( 墩台、 桥梁温差不超过 1 5 c c ) 。 1 2 6混凝土拆模 侧模在混凝土强度达到2 5 M P a以上、底模在混凝土 强度达到设计及相关施工规范要求、芯模或预留孔洞的内 模在混凝土强度能保证构件表面不发生坍塌和裂缝时，方 可拆除 。 一 般情况下，结构或构件混凝土芯部与表层、表层与 环境之间的温差 2 0 C时不得拆模。在寒冷季节，环境 温度 0 2 m m，预应力结构不 得出现结构性裂缝。 2 C 3 0混凝土工程应用 2 1工程概况 合武客运专线响洪甸特大桥位于金寨站内，跨越三湾 十八道河、七冲小河及乡镇道路马鲜路和2 1 0 省道。中心 里程 D K 1 4 7 + 4 7 3 0 ，桥全长 7 3 1 6 8 r n 。桥台采用矩形空心 台、桥墩采用圆端形空心墩和圆端形实体墩，连续梁固定 墩采用圆端形实体墩。承台模板采用组合钢模。混凝土采 用自动计量拌合站拌合，混凝土输送车运输，墩台设计强 度等级为 C 3 0 。本课题将 C 3 0客运专线耐久性混凝土技术 成功地应用于该桥桥墩及承台施工中，取得了很好的效果。 2 2原材料情况 水泥，安徽怀宁海螺牌P O 3 2 5 级水泥；粗集料，金 寨隧道项目部石料场生产的5 1 6 m r n ，1 6 3 1 5 m m-级配 碎石；细集料，朝阳砂场 区中砂；粉煤灰，淮南坪圩电 厂级粉煤灰；水，饮用水，试验结果符合 客运专线高 性能混凝土暂行技术条件的要求；外加剂，上海法拉德 建材有限公司生产的A C O 一 8聚羧酸类高效减水剂，其试验 结果符合 客运专线高性能混凝土暂行技术条件要求。 2 - 3技术指标 拌合物性能： 坍落度 1 5 0 2 0 0 m m，扩展度 5 0 0 m m， 压力泌水率 S 1 0 = 2 8 。 耐久性指标：5 6 d 抗冻等级F 3 0 0 ，混凝土 5 6 d电 通量 1 5 0 0 C ，环境作用等级 T l 、T 2 、T 3 。 2 4 混 凝土施 工技 术 2 4 1施工配合比及混凝土性能测试结果 以本课题优选的C 3 0 混凝土配合比为依据，结合现场 原材料实际情况，调整的施工配合比如下。 水泥 ：细集料 ：粗集料 ：水 ：粉煤灰 ：外加剂 =2 2 3 ：7 0 9 ： 1 1 0 9 ： 1 5 0 ：1 4 9 ： 3 7 2 碱含量 2 2 1 6 k g m 3 ，氯离子质量分数 0 0 1 3 ，均能 满足 铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定 ( 铁建设 2 0 0 5 1 1 5 7 号 )的技术标准 ( 总碱质量分数 3 5 k g m ，氯离 子质量分数0 1 0 ) 要求。混凝土性能见表 1 ，均能满足 设计要求。 表 1 测试结果 2 4 2混凝土施工控制 ( 1 ) 选择合理浇注时间并控制混凝土出机口温度。 ( 2 ) 在混凝土入模时，自由倾落高度不超过2 m ，当 灌注高度超过 2 m时，使用串筒、斜槽或溜管下料，串筒 的最下两节保持与混凝土浇筑面垂直。 ( 3 ) 振动棒充分振捣，保证混凝土均匀密实，大坍落 度的泵送混凝土振捣时间适当减少，一般在 1 O 2 0 s ，以 表面翻浆不再沉落为宜，振动棒移动间距可适当加大，但 不宜超过振动棒作用半径的 2 倍。 ( 4) 混凝土浇筑后，立即覆盖，进行保温保湿养护。 夏季及春秋季节施工的混凝土早期采用补水养护，即表面 包裹，再用塑料薄膜包裹封闭，养护期内，需对蓄水物质 实时注水，养护时间 1 4 d。 ( 5 ) 控制脱模时间，应选择一天中温度较高时段。混 凝土结构拆模后，表面温度与环境温度之差不得 1 5 o C， 否则应迅速对混凝土采取有效保温措施。 3 C 5 0混凝土的工程应用 3 1工程概况 合武客专常用跨度桥梁多采用2 4 m及 3 2 m预制简支箱 梁，其中3 2 m整孔箱梁梁长 3 2 6 m，底宽 5 6 8 5 7 4 m， 顶宽 1 3 m，跨中部分梁高 2 8 n l ，支点部分梁高 3 m，横 截面为单箱单室，梁端顶板及腹板局部向内侧加厚，底板 分别向外侧加厚。梁体 C 5 0混凝土 3 1 5 2 m 3 ，总重量达 7 8 8 t 。 3 2原材料情况 水泥：宁国水泥厂生产的海螺牌 P O 4 2 5 水泥。 细集料：金寨满江红砂场河砂。 粗集料：安徽省金寨攀峰石料场生产的人工碎石，最 大公称粒径为 2 5 m m，二级配，5 1 6 m m 与 1 6 2 5 m m 掺配比例为 3：7 ，为非活性集料。 矿物外加剂：采用的矿物外加剂主要有粉煤灰与磨细 矿渣粉。磨细矿渣粉选用安徽芜湖朱家桥水泥有限公司生 产的矿渣粉，粉煤灰由淮南坪圩电厂生产。 水和外加剂与 C 3 0 混凝土用料一样。 3 3 混凝土施工技术 3 3 1施工配合比及混凝土性能测试结果 以本课题优选的 C 5 0 混凝土配合比为依据，结合梁场 原材料实际情况，调整后施工配合比如下。 水泥 ：细集料 ：粗集料 ：水 ： 粉煤灰 ：矿粉 ：外 加剂= 2 5 8：6 8 4：1 1 0 1：1 5 0：1 0 6：1 0 6：4 7 0 。 混凝土性能见表 2 ，均能满足设计要求。 3 2 o l 1 粉煤灰 4 5 表 2 混凝土性能测试结果 3 3 2混凝土施工控制 ( 1 ) 混凝土灌注前，检查模型安装及钢筋绑扎质量， 插入式及附着式振动器等设备完好情况、各种设备电力线 路情况。 ( 2 ) 混凝土的浇筑采用水平分层、斜向分段，连续 浇筑的方法。浇筑顺序为：先腹板根部，后底板，再腹板 上部 ，最后顶板。 腹板根部混凝土浇筑采用小循环水平分层灌注法， 分层厚度 3 0 c m左右，灌注顺序：先从腹板一端开始，依 次向前推进灌注。振捣方式以附着式振动器为主，插入式 振动器为辅。当混凝土浇筑至距设计位置 1 0 c m左右时， 为防止翻浆现象，应停止浇筑，补平腹板根部混凝土。 底板混凝土浇筑由内模上部预留的天窗进入，提前 做好溜槽，避免混凝土离析、污染箱梁内模液压系统及支 撑丝杠。 腹板上部混凝土分层浇筑，插入式振动器振捣，作 用半径间距 3 0 c m，并与侧模保持 1 0 c n l 的距离，每次插 入下层混凝土的深度宜为 5 1 0 c m，振动时间应 1 m i n ， 实际施工时因坍落度的变化应以混凝土不再沉落， 不出现气泡，表面呈现浮浆为宜。 顶板混凝土采取分区灌注，横向分三个区，竖墙钢 筋以外的两侧用插入式振动器辅助振捣。中间无预埋钢筋 的区域，先用插入式振动器振捣，然后用提浆机整平。 混凝土浇筑完后，用提浆整平机将 昆 凝土表面提浆 整平，人工抹面时不得洒水。底板及顶板混凝土浇筑至设 计标高后随即进行第一次抹面收平，并且做好底板变坡。 端边墙、内边墙进行第一次抹面收平时要抹出棱角。第一 次抹面收平完成后，在初凝前第二次抹面收平，做到桥面 及底板面光洁平整。 混凝土浇筑完成 1 6 2 0 h 后， 试抽拔-I 1 , 段橡胶管， 若发现端头露出部分无粘结的混凝土，则可继续抽拔；否 则立即停止，每 1 h 试抽拔再确定抽拔时间。 不同部位坍落度控制，底板：1 8 0 2 0 0 m m，腹板： l 8 0 1 9 0 m m，顶板 ：1 6 0 1 8 0 m m。 ( 3 )混凝土养护 混凝土初次收浆抹面完成后，应及时对混凝土暴露面 4 6 CD 4 三 ASH 3 2 01 1 用塑料薄膜进行紧密覆盖，尽量减少暴露时间，防止表面 水分蒸发。暴露面保护层混凝土初凝前，卷起覆盖物，再 次用抹子搓压表面至少两遍， 使之平整后再覆盖塑料布。 混凝土接近终凝时将塑料布卷起，换盖养护毯 ( 但 不得污染桥面)，再将养护毯浇水充分湿润，然后覆盖塑 料布，进入保温保湿养护阶段。 混凝土在升温阶段和表层混凝土温度较高时，严禁 洒凉水养护。 混凝土表层温度降至养护水温 1 0 c c以下时，进入 洒水养护阶段。洒水次数应以混凝土表面湿润状态为度。 白天一般以 l 一 2 h 次，晚上 4 h 次。 洒水养护的时间：从灌注完开始计时，夏天1 4 d ， 其它季节7 d 。当梁进行早期张拉移出制梁台座后，必 须继续对桥面混凝土洒水养护至规定时间，梁体侧面涂刷 混凝土养护液。 在对梁体进行洒水养护的同时，对随梁养护的混凝 土试件进行洒水养护，使试件与梁体混凝土强度同步增长。 梁体养护用水与拌制梁体混凝土用水相同。 混凝土养护阶段对混凝土的暴露表面作好充分的覆 盖工作，同时用与环境温度基本相同的水进行养护，确保 拆模前混凝土表层温度与环境温度之差1 5 q C ，以避免混 凝土出现温度裂纹。 参考文献 1 吴中伟， 廉慧珍 高性能混凝土 M】北京 中国铁道出版社，1 9 9 9 2 冯乃谦，编著高性能混凝土结构 M 北京： 机械工业出版社，2 0 0 4 3 姚燕， 王玲， 田培主编 高性能混凝土 M 北京 ： 化学工业 出版社 2 0 0 6 4 谢永江， 等 客运专线高性能混凝土暂行技术条件 S 铁道科学研 究院，2 0 0 5 5 铁道部经济规划研 究院 T Z 2 1 0 2 0 0 5铁路混凝土工程施工技术指 南 s 北京：铁道科学研究院，2 0 0 5 6 铁建设 2 0 0 5 1 6 0 - ， 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准【 s 】 7 铁建设 2 0 0 5 1 1 5 7 号， 铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定 8 姚燕 中国混凝土材料耐久性研究的新进展 J 中国水泥， 2 0 0 2( 1 2 ) 9 冯乃谦， 路新瀛等耐久1 0 0 年以上的高性能混凝 i ： 混凝土与水 泥制品，1 9 9 8 ( 4 ) 1 0 张长福，王木柯 ，毛建林 客运专线高性能混凝土的试验研究 应用 J 】 铁道建筑技术，2 0 0 7 ( 2 ) ， l 9 2 1 作者简介 ：张玉海 ，( 1 9 6 7 ) ，太原理工大学土木工程专业毕业，高级 工程师 联系地址 ：山西省太原市西矿街1 3 O 号 收稿 日期： 2 0 1 0年 1 2月 2 0日