淺談鐵路工程高性能混凝土質量控制

陶衛杰

摘 要：隨著我國鐵路科技的快速發展，高性能混凝土的廣泛應用，應對工藝的改變、原材料的不斷變化，本文從原材料、配合比設計、施工控制三個方面分析影響混凝土質量的主要因素，闡明加強過程質量控制才是保證混凝土質量安全的關鍵。

關鍵詞：鐵路工程；高性能混凝土；質量控制

1 高性能混凝土簡介

高性能混凝土（High Performance Concrete，簡稱HPC）以耐久性為首要設計指標，具有高耐久性、高工作性、高強度和高體積穩定性等許多優良特性，這種混凝土有可能為基礎設施工程提供100年以上的使用壽命，已被廣泛采用。

2 高性能混凝土在鐵路工程中的應用

（一）應用的必要性

除了基本特征外，在環境保護方面，高性能混凝土更多的使用工業廢渣等材料的再生利用，高強和高耐久性能都意味著節約資源，對環境的污染更小。鐵路工程對混凝土的要求也正是這些關鍵指標，可以說兩者是最佳結合。

（二）存在的問題

高性能混凝土在高鐵施工中取得了相當不錯的效果，也存在著影響混凝土質量的因素，有客觀原因，也有人為因素。

3 高性能混凝土的質量與施工控制

（一）高性能混凝土的質量控制[1]

1.原材料質量控制[2]

（1）水泥：水泥的性能直接影響混凝土的質量，應選擇安定性好、質量穩定且與外加劑適應性好的水泥。宜采用強度等級不低于42.5級的低堿普通硅酸鹽水泥，化學指標應滿足表2要求。

（2）細骨料：宜選用級配良好、含泥量低的的天然河砂，細度模數控制在2.3～3.0之間。級配與細度模數良好、含泥量低的砂在拌制混凝土時能更好的填充骨料間的空隙，使混凝土的流動性和密實性更好，從而能有效的降低膠材的用量達到節約成本的目的。

（3）粗骨料：應選用強度高、級配良好、含泥量低的連續級配碎石，粒徑以10mm～20mm、針片狀含量低為佳。這是因為，針片狀含量低、較小粒徑的粗骨料，其內部產生空隙缺陷的幾率減小，與砂漿的粘結面積增大，界面受力較均勻，線膨脹系數減小，從而提高混凝土的體積穩定性。粗骨料有一個因素容易被輕視，現在大多數石場為降低成本提高產量，其生產的碎石粒型扁平、針片狀較多，用這樣的骨料拌制的混凝土工作性很差，為了提高工作性就需要對砂漿、拌合水或外加劑等的用量等進行調整，但即使這樣也不一定能改善混凝土的工作性能，反而是增加了成本造成浪費，并且給施工技術人員加大了工作難度，最終混凝土易出現孔洞、漏筋、強度和耐久性降低等嚴重質量缺陷，須提高足夠的重視，加強控制。

細骨料和粗骨料的共同問題：如果含泥量大，會造成用水量增加，導致混凝土工作性能或強度降低而引發的一系列問題，應加強控制。

（4）活性細摻合料：是高性能混凝土必用的組成材料，常用摻合料有粉煤灰、礦粉、硅粉等，其主要指標均需達到以下相應表中標準要求。

1粉煤灰宜用質量穩定的優質粉煤灰。

2礦粉宜選用不低于S95級質量穩定的礦粉。混凝土中摻入礦粉，可以減少水化熱，防止水化熱集中釋放，降低、延緩溫峰出現的時間[3]，有利于避免或減少混凝土的溫差裂縫，非常適用于大體積混凝土。

3硅粉的 SiO2含量大于90%，平均粒徑約0.1μm，比表面積>20000㎡/kg，借助大劑量高效減水劑和強力攪拌作用，可以填充到水泥或其他摻合料的間隙中去，并且具有很高的活性，在各種摻合料中對混凝土的增強作用最為顯著[4]，是制備超高強混凝土最通用的超細活性摻合料。

（5）減水劑：首先應與所用水泥有良好的適應性，其次摻量應經過試驗確定。減水劑質量需穩定，做到進場檢驗合格后方可使用。

含氣量的要求是鐵路客專高性能混凝土與普通混凝土的重要區別之一，適量的引氣，不僅能改善抗凍性，同時可以減輕混凝土的泌水性，但含氣量過高又會影響混凝土容重，造成混凝土方量出現偏差。因此，客運專線規定含氣量應控制在2%～4%，并且作為施工質量控制的必檢項目之一。

2.配合比設計質量控制要點

（1）高性能混凝土因要求高，自配合比設計開始就應加強質量控制。配合比應根據原材料品質、設計要求，通過計算、試拌、調整等步驟確定。

（2）高性能配合比在設計思路[5]上與以往不同，以往只是按混凝土的強度等級要求計算水灰比，而現在需要按耐久性的要求，根據環境作用等級確定抗凍及電通量指標，由此來選擇水膠比、控制膠材用量及摻和料的比例。

（3）一般情況下，礦物摻和料摻量不宜小于膠凝材料總量的20%，當大于30%時，混凝土的水膠比不得大于0.45。具體摻量應通過試驗確定。

（二）高性能混凝土的施工控制

1.攪拌控制

（1）嚴格按照施工配合比進行計量，稱量誤差應滿足規定（按重量計）：膠凝材料±1%、骨料±2%、外加劑±1%、拌合水±1%，這是保證混凝土質量的基礎。

（2）混凝土的攪拌時間不宜少于2min，也不宜超過3min。

（3）在炎熱或寒冷季節攪拌混凝土時，必須采取有效措施控制原材料的溫度，以保證混凝土的出機和入模溫度滿足要求。

2.運輸控制

混凝土在運輸過程中應采取隔熱、保溫措施防止局部混凝土溫度升高或受凍。

3.澆注控制

（1）混凝土入模前，按規定取樣進行混凝土的溫度、坍落度、含氣量等的測定。

（2）使用輸送泵進行澆注應考慮環境溫度的變化，需采取措施對輸送管道進行保溫、隔熱處理，預防在澆筑過程中斷時混凝土在管道內停留時間延長使性能發生變化影響施工。

（3）夏季控制混凝土入模溫度宜在5～30℃，模板溫度在5～35℃，盡量安排在傍晚時間生產以避開炎熱的白天。

（4）進行冬季施工時，原材料應采取保溫加熱措施，混凝土攪拌前應進行熱工計算，以確保混凝土最低入模溫度不低于5℃。

4.養護控制

混凝土在澆注完畢后采用帶模養護為主，灑水養護為輔，使混凝土表面保持濕潤。養護時間不得少于14d。冬季尤其應加強混凝土的養護，防止因溫差引起混凝土出現裂縫。

5.質量檢驗

按規范要求對拌合物性能進行檢測，保證混凝土正常施工；按要求制作混凝土強度試件及養護，強度達到要求方可進行下道施工工序。

4 結語

隨著鐵路基礎建設的不斷增強，高性能混凝土的研究與發展得到更進一步的提高，其技術已經比較成熟，但仍然有很多影響混凝土質量的問題出現，這就要求我們必須在實際施工中加強控制，從每一個環節分析原因找出并解決，只有控制住混凝土的質量才能建設合格的鐵路工程。

參考文獻

[1] 中華人民共和國鐵道部. 科技基[2005]101號 客運專線高性能混凝土暫行技術條件[S]. 北京： 中國鐵道出版社， 2005.

[2] 中華人民共和國鐵道部. TB 10424-2010 鐵路混凝土工程施工質量驗收標準[S]. 北京： 中國鐵道出版社， 2011.

[3] 董梁. 礦物摻合料在高性能混凝土中的應用. 鐵道科學與工程學報[J]， 2010，07（02） ： 58-60.

[4] 楊坪，彭振斌. 硅粉在混凝土中的應用探討. 混凝土[J]，2002，（01）：11-13

[5] 萬超，曾志興. 基于耐久性的高性能混凝土配合比設計方法. 建筑科學[J].2009，25（05） ： 77-80.