烏魯木齊嚴(yán)酷地質(zhì)環(huán)境下

王建新+張長江+朱炎寧

[摘要]本文以烏魯木齊地鐵高性能混凝土的配制及施工工藝為例，通過添加高性能抗腐蝕劑來改善混凝土性能，保證混凝土的耐久性，通過對配合比優(yōu)化和施工工藝的改進(jìn)，順利完成該項(xiàng)目的混凝土澆筑。

[關(guān)鍵詞]嚴(yán)酷地質(zhì)；抗腐蝕性；施工難度；和易性；優(yōu)化配合比；施工工藝

烏魯木齊市政配套設(shè)施項(xiàng)目土建01標(biāo)，作為烏魯木齊地鐵2號線一期工程中標(biāo)段，首先由于該工程項(xiàng)目全部為地下線，且當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境十分惡劣，對混凝土抗腐蝕性能要求較高；其次該項(xiàng)目施工難度大，混凝土澆筑現(xiàn)場在地下38m深處，混凝土通過垂直導(dǎo)管導(dǎo)人泵斗，對混凝土和易性要求較高。

1工程簡介

烏魯木齊地鐵2號線分兩期建設(shè)，一期工程共設(shè)置16個(gè)站臺，南起天山區(qū)延安路西，北至開發(fā)區(qū)華山路。2號線一期工程也是烏魯木齊南部一西北方向的主骨架線路，可以將烏魯木齊城市中心區(qū)與城市總體規(guī)劃中城市近期重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域緊密銜接起來。并且由于2號線一期工程全長19.1km，全線采用地下敷設(shè)方式，結(jié)合當(dāng)?shù)貝毫拥牡刭|(zhì)環(huán)境，所以該工程全部使用C45高性能混凝土共4898.5㎡，混凝土設(shè)計(jì)為抗?jié)B等級P12，作業(yè)環(huán)境滿足H2，L1。該工程混凝土澆筑現(xiàn)場在地下38m深的基坑當(dāng)中，混凝土泵送至施工部位的施工難度較大。本文主要介紹了嚴(yán)酷地質(zhì)環(huán)境下高性能混凝土配合比優(yōu)化和施工工藝的改進(jìn)。

2地質(zhì)環(huán)境及應(yīng)對方案

根據(jù)以往工程實(shí)踐證明，在混凝土施工過程中和混凝土澆筑后期，由于變形、荷載和不均勻沉降導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫。最終導(dǎo)致混凝土密實(shí)度降低，抗?jié)B性能下降。而新疆烏魯木齊地區(qū)大部分為鹽堿地區(qū)，其中土壤當(dāng)中氯鹽、硫酸鹽等酸性鹽類引起的對鋼筋腐蝕和混凝土的腐蝕破壞，是嚴(yán)重威脅鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最主要、最普遍的原因，造成的直接損失或間接損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的想象。面對如此嚴(yán)酷的地質(zhì)環(huán)境，決定在該工程項(xiàng)目所用混凝土中摻加防腐抗裂防水劑TB-CSA和膨脹劑（UEA）以及通過優(yōu)化配合比來保證該工程質(zhì)量。

2.1摻加TB-CSA防腐抗裂防水劑

該工程項(xiàng)目混凝土中摻加的TB-CSA防腐抗裂防水劑是一種新型混凝土防水劑，其物理性能為粉狀、不燃、無毒、無氯、低堿，抗壓強(qiáng)度比同配比混凝土提高11%左右；凝結(jié)時(shí)間同基準(zhǔn)混凝土凝結(jié)時(shí)間一樣，且對鋼筋無銹蝕，提高混凝土密實(shí)度，能使混凝土的抗?jié)B等級提高，另外由于它的膨脹作用，可以使混凝土內(nèi)部的應(yīng)力分布得到改善，防止裂縫，進(jìn)而提升混凝土防腐抗裂性能。

在該工程項(xiàng)目混凝土中摻加防腐抗裂防水劑TB-CSA，主要作用機(jī)理由以下幾點(diǎn)：①首先摻加TB-CSA防腐抗裂防水劑能夠減少混凝土的塑形性收縮，對于硬化后的預(yù)拌混凝土，可產(chǎn)生約0.0025%的微膨脹效應(yīng)，此膨脹效應(yīng)可補(bǔ)償或減少混凝土的體積收縮，使混凝土密實(shí)性進(jìn)一步提高。澆筑之后的混凝土抗?jié)B抗腐蝕性能增強(qiáng)。②其次TB-CSA防腐抗裂防水劑的膨脹源與水泥漿體中的ca（OH）2反應(yīng)生成鈣礬石，鈣礬石是以結(jié)晶狀和凝膠狀存在于混凝土的空隙中，鈣礬石的結(jié)晶生長和吸水膨脹構(gòu)成混凝土的膨脹源，使混凝土在硬化過程中產(chǎn)生膨脹，再加上由于鋼筋和鄰位約束，又可在混凝土構(gòu)件中建立約為0.2～0.7MPa預(yù)壓應(yīng)力，此預(yù)壓應(yīng)力大致可以補(bǔ)償混凝土在硬化過程中產(chǎn)生溫差和干縮的拉應(yīng)力，有效補(bǔ)償了混凝土收縮，減少因混凝土收縮產(chǎn)生的裂縫，增加混凝土密實(shí)度，進(jìn)而提高混凝土抗?jié)B防腐性能。

2.2摻加膨脹劑（UEA）

其是一種新型混凝土外加劑，主要作用是通過與混凝土中的水泥、水水化反應(yīng)來產(chǎn)生體積變大的結(jié)晶，從而引起混凝土體積膨脹，產(chǎn)生一定預(yù)應(yīng)力，有助于控制混凝土收縮產(chǎn)生裂縫。在混凝土中摻加膨脹劑（UEA），在拌水后生成大量的膨脹性結(jié)晶水化物，使混凝土產(chǎn)生適度的膨脹效應(yīng)，在鋼筋和鄰位的約束下，產(chǎn)生的膨脹能轉(zhuǎn)為壓應(yīng)力，此壓應(yīng)力可抵消混凝土在早期硬化時(shí)產(chǎn)生的收縮拉應(yīng)力，因此減少了混凝土當(dāng)中的裂縫。提高了混凝土自身的密實(shí)性，以此來提升混凝土抗?jié)B和防腐性能。

2.3優(yōu)化配合比

在該工程混凝土生產(chǎn)中通過摻加一級粉煤灰，來提升混凝土的抗腐蝕能力。主要作用機(jī)理是：加入的一級粉煤灰使混凝土的密實(shí)度大大提高，減少混凝土中的孔隙數(shù)量，提高混凝土的抗?jié)B性能，使硫酸鹽滲透性降至最低限度；對此進(jìn)行如下對比試驗(yàn)。

由以上兩種對比可知，在混凝土中加入一定量的一級粉煤灰首先提高混凝土可泵性，其次對混凝土抗腐蝕性能有一定幅度的提高，增強(qiáng)混凝土耐久性，滿足混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度值。有助于該工程項(xiàng)目的混凝土后期技術(shù)要求。

3施工工藝及應(yīng)對方案

該工程項(xiàng)目混凝土澆筑現(xiàn)場在地下38m深處，為防止混凝土因超高落差而發(fā)生離析，針對該施工難點(diǎn)采取以下措施。

3.1原材料選用

為了使?jié)仓F(xiàn)場混凝土有較好的工作性能，在混凝土生產(chǎn)時(shí)選用顆粒級配均勻的粗骨料和優(yōu)質(zhì)的水洗砂，在選用水洗砂時(shí)物理指標(biāo)應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：含泥≤2.0%、泥塊含量≤0.5%、Ⅱ區(qū)中砂，在摻合料選用時(shí)應(yīng)選取Ⅱ級以上的優(yōu)質(zhì)粉煤灰以及S95級礦粉。來使混凝土達(dá)到較好的工作性能。

3.2泵管的架設(shè)

由于該工程項(xiàng)目混凝土澆筑現(xiàn)場場地狹小，施工電泵在地下38m深的基坑當(dāng)中，首先架設(shè)垂直導(dǎo)管將混凝土導(dǎo)入施工電泵斗內(nèi)，再通過150m的水平導(dǎo)管將混凝土泵送至澆筑現(xiàn)場。順利解決了混凝土從運(yùn)輸車到澆筑現(xiàn)場的泵送難點(diǎn)。

3.3提供現(xiàn)場技術(shù)指導(dǎo)

為防止混凝土在卸料過程中因自由傾落高度過大，由于粗骨料在重力作用下克服黏著力后的下落動能大，下落速度較砂漿快，因而可能形成混凝土離析。經(jīng)過現(xiàn)場觀察，向施工方提出以下幾點(diǎn)要求：①在架設(shè)垂直導(dǎo)管時(shí)，垂直導(dǎo)管之間應(yīng)布置適當(dāng)數(shù)量的彎管，因施工場地限制，無法架設(shè)彎管，最終采取垂直導(dǎo)管以一定傾斜度架設(shè)的措施，減小混凝土下落速度，防止混凝土離析。②為防止混凝土從導(dǎo)管導(dǎo)入泵斗內(nèi)，出現(xiàn)離析，導(dǎo)致堵泵。在導(dǎo)管出料口處放置一塊約0.4㎡的木板，使混凝土經(jīng)過木板均勻流人泵斗內(nèi)，解決了因混凝土下落速度過快發(fā)生混凝土離析而導(dǎo)致堵泵的施工難點(diǎn)。

4結(jié)語

混凝土質(zhì)量保證工作是從方案設(shè)計(jì)開始，到原材料進(jìn)場、配合比設(shè)計(jì)、試配驗(yàn)證、混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、泵送，直至澆筑、養(yǎng)護(hù)的一個(gè)系統(tǒng)工程，需要各方人員的整體聯(lián)動，各環(huán)節(jié)缺一不可。為保證該工程項(xiàng)目順利竣工，技術(shù)人員主要從原材料的選擇、配合比參數(shù)的合理確定等方面進(jìn)行了研究。通過摻入一級粉煤灰和高性能化學(xué)外加劑的技術(shù)途徑來配制該工程項(xiàng)目所用混凝土，既可改善混凝土的性能，又能降低生產(chǎn)成本，有利于高性能混凝土的推廣應(yīng)用。