贛深鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道揭板工藝性試驗自密實混凝土性能調整研究

摘要：自密實混凝土無需振搗，大大提高了施工生產效率，人工的需求數量和勞動強度大幅降低。自密實混凝土能較好的改善施工環境生產和混凝土構造物表面質量，提高施工速度，降低施工成本。自密實混凝土對施工環境敏感，適應性較差，對原材料質量的穩定性要求較高，混凝土損耗率較大。以贛深高速鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道結構揭板工藝性試驗為背景，論述自密實混凝土性能調整過程。

關鍵詞：高速鐵路CRⅢ型板;自密實混凝土;揭板試驗;性能調整

1" "贛深鐵路項目工程簡介

中鐵十九局集團贛深鐵路八標項目正線長度30.567km，線路包含聯絡線、既有廣深Ⅰ與Ⅱ線改建工程，施工項目包括箱梁預制、路基、涵洞、橋梁、隧道，其中雙線特大橋為17744延米（4座），單線特大橋為6970.37延米（5座），雙線大橋為812.61延米（4座），無砟道床60.17km，CRTSⅢ型板無砟軌道結構自密實混凝土生產量大，工期緊、任務重。

2" "自密實混凝土工藝性試驗的意義

無砟軌道施工前應進行線外工藝性試驗，自密實混凝土灌注是工藝性試驗的關鍵工序。高速鐵路CRⅢ型板無砟軌道結構自密實混凝土，具有高流動性、間隙通過性、抗離析性、不泌水等特點，澆筑過程只靠自身重力（無需外力振搗）便可均勻填充密實[1]。

選取有代表性的直線和曲線等施工段落和工點，通過工藝性試驗對自密實混凝土性能、原材料質量確定、施工方法、施工工藝流程、試驗檢測、質量控制、工裝配備及物流組織等進行優化完善，經評估合格，可形成標準化的材料品質、性能穩定、施工工藝、質量檢測、工裝配備等[2]。

3" "自密實混凝土特點

自密實混凝土就是在混凝土自身的重力作用下，無需人工及機械振搗，能夠自己靠自己重力流動，并能均勻密實填充模板的混凝土[3]。新拌自密實混凝土具有流動性好、不離析、不泌水，骨料分布均勻、性能敏感等特點。自密實混凝土的常規性能指標如表1所示。

自密實混凝土無需振搗，大大提高了施工生產效率，人工的需求數量和勞動強度大幅降低。自密實混凝土能夠較好的改善施工環境生產和混凝土構造物表面質量，提高施工速度，降低施工成本。自密實混凝土在工程施工生產中也存在一些缺點，其對施工環境敏感，適應性較差，對原材料質量的穩定性要求較高，混凝土損耗率較大[3]。

4" "自密實混凝土理論配比及原材料質量情況

4.1" "自密實混凝土理論配比初步設計

CRTSⅢ型板無砟軌道結構自密實混凝土理論配比，初步設計參數砂率為50%，碎石摻配比例為50%：50%，水灰比為0.33、減水劑摻量為1.2%、粉煤灰為20%單摻，初步設計的理論配合比如表2所示。

4.2" "自密實混凝土原材料質量指標要求

4.2.1" "水泥

選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，指標需滿足TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.2" "粉煤灰

粉煤灰指標滿足Q/CR596-2017《高速鐵路板式無砟軌道自密實混凝土》和TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.3" "細骨料

選用級配合理、質地堅硬、吸水率低、空隙率小的潔凈天然河砂，細度模數不大于2.7（細度模數必須趨于穩定，不能變化較大），級配范圍滿足II區或Ⅲ區，含泥量不大于2.0% ，其他指標滿足TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.4" "粗骨料

選用粒形良好、質地堅硬、膨脹系數小的潔凈碎石，宜采用二級配，最大公稱粒徑不大于16mm，針片狀含量不大于5.0%，含泥量不大于0.5%，其他指標滿足TB/T3275-2018（鐵路混凝土）要求。

4.2.5" "減水劑

減水劑性能要穩定，與膠材有良好的相容性，其性能滿足TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.6" "粘改劑

其指標滿足Q/CR596-2017《高速鐵路板式無砟軌道自密實混凝土》。

4.2.7" "膨脹劑

膨脹劑性能符合GB23439規定的II型膨脹劑。

4.2.8" "水

其性能滿足TB/T3275-2018（鐵路混凝土）要求。

5" 自密實混凝土配制、灌注、揭板工藝性試驗調整過程

5.1" "自密實混凝土用主要原材料質量情況

贛深鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道結構自密實混凝土用水泥為P.O42.4普通硅酸鹽水泥，粉煤灰為I級粉煤灰，河砂細度模數2.5～2.7，含泥量1.2%～1.9%，碎石為反擊破整形兩級5～16mm配碎石，含泥量為0.3%～0.5%。

5.2" "自密實混凝土理論配合比試拌性能驗證調整

贛深鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道結構自密實混凝土，按理論配合比室內試拌過程中所用原材料指標滿足要求，河砂細度模數為2.6～2.7。經過按理論配合比室內進行試拌，擴展度達到635mm，T500達到5s，含氣量達到5.8%。根據現場實際需要，保坍調整為2h無變化，3h滿足施工需求。

從混凝土性能指標和觀感上分析，河砂細度模數偏粗，自密實混凝土包裹性欠缺，流動性較差。遂對該理論配合比砂率進行調整，砂率由50%調整為53%。經調整后室內試拌，擴展度達到660mm，T500達到3.8s，含氣量達到6.0%，經室內初步調整后，自密實混凝土性能改善明顯，包裹較好。砂率調整后理論配合比如表3所示。

5.3" "自密實混凝土灌注、揭板過程性能調整

5.3.1" "調整砂率灌板及揭板

按室內試拌性能對砂率進行調整、灌板，自密實混凝土入模前各項常規性能指標如下：擴展度為650mm，T500為4.5s，含氣量為7.3%，灌注時間為7min20s。揭板后板面邊角有較大工藝性氣泡和豆泡，觀察孔四周有發泡層，對板角進行切割觀察，骨料分部均勻，砂率良好。根據揭板效果，決定對自密實混凝土用減水劑組份進行調整。

5.3.2" "調整減水劑組份灌板及揭板

根據上一塊板的揭板效果，對減水劑組份進行調整。減水劑在原有組份不變的情況下加入0.5‰消泡劑，自密實混凝土入模前各項常規性能指標擴展度達到630mm。T500達到6.0s。含氣量達到5.6%，灌注時間為13min10s。

自密實混凝土在灌注過程中，由于減水劑中加入消泡劑，混凝土的流動性明顯減小，混凝土灌注時間過長，揭板后板面無明顯有害氣泡。

觀察孔四周有發泡層，對板角進行切割觀察，骨料分部均勻，砂率良好。從灌注效果和揭板效果來看，自密實混凝土性能狀態不佳，遂對自密實混凝土用減水劑組份再做調整。

5.3.3" "調整減水劑組份灌板及揭板

根據上一塊板的灌注混凝土指標和揭板后板面效果，對減水劑組份再進行調整。減水劑在原有減水、保坍組份不變的前提下，采用同時引入引氣劑和消泡劑，分別摻入0.2‰引氣劑和0.2‰消泡劑，自密實混凝土入模前各項常規性能指標擴展度達到660mm，T500達到3.8s，含氣量達到6.0%，灌注時間為5min40s。

自密實混凝土在灌注過程中，混凝土各項性能指標滿足要求，混凝土灌注時間適合，揭板后板面無明顯有害氣泡，板面平整、光滑。對板角進行切割觀察，骨料分部均勻，砂率良好，從灌注效果和揭板效果來看，自密實混凝土性能滿足要求。

6" "自密實混凝土強度驗證

根據最終自密實混凝土調整的參數進行混凝土強度驗證，自密實混凝土7d標樣養護試件強度為35.1MPa，達到設計強度的88%，28d標準養護抗壓強度為44.8MPa，達到設計強度的112%。根據上述結果可知，自密實混凝土強度滿足規范及設計要求。

7" "自密實混凝土常見質量問題控制

7.1" "流動性不佳

對于此問題，可選擇粒形良好、級配合理的粗骨料，根據河砂的細度模數調整合理的砂率，提高槳體量。根據試驗降低混凝土敏感性，尋找敏感平衡點。

7.2" "離析或泌水

對于此問題，需要考慮對混凝土增稠，具體可增加骨料用量、提高砂率、降低用水量、減小減水劑用量、降低粉煤灰摻量。根據試驗降低混凝土敏感性，尋找敏感平衡點。

7.3" "揭板后表面出現豆泡、浮漿、浮粉層

在自密實混凝土性能滿足要求的情況下，若混凝土表面出現豆泡、浮漿、浮粉層，需要適當提高1%～2%的砂率。減水劑組份采用引氣劑和消泡劑同時摻入。尋找合適的引氣劑和消泡劑組份摻量點，嚴格控制減水劑，增加自密實混凝土攪拌時間。

7.4" "揭板后表面聚集大量工藝性氣泡

在自密實混凝土性能滿足要求的情況下，若混凝土表面出現豆泡、浮漿、浮粉層，需要適當提高1%～2%的砂率。減水劑組份采用引氣劑和消泡劑同時摻入，尋找合適摻量點。控制自密實混凝土灌注速度，改進施工工藝，利用灌注小車溜槽等施工工藝減少工藝性氣泡。在CRTSⅢ型板排氣孔觀察排槳質量，確保無大氣泡排除時關閉排氣孔。自密實混凝土灌注完畢后，需對板面混凝土保壓一段時間，待觀察孔和灌注孔導管在自密實混凝土達到初凝后拆除，防止板腔內混凝土擾動。

7.5" "自密實混凝土施工過程控制要點

自密實混凝土用原材料要嚴格檢驗，不同細度模數河砂要分倉存放。Ⅲ型板施工過程中要有防雨防水措施，控制防溢管高度不小于30mm。自密實混凝土要一次灌注成型，嚴禁二次灌注。要確保自密實混凝土保坍性，防止施工現場二次加水。同時嚴格控制Ⅲ型板底座板基礎平整度、光澤度等指標。

8" "結語

自密實混凝土對施工環境敏感，對原材料質量的穩定性要求較高，混凝土損耗率較大、在目前國內市場原材料大環境下，自密實混凝土損耗率較大。對自密實混凝土性能影響較大的原材料主要為河砂和減水劑，河砂的細度模數和含泥量等參數至關重要，減水劑要有較好的適應性。

基于自密實混凝土的性能要求及施工特點，施工過程中須嚴格控制自密實混凝土用原材料質量，根據不同需求尋找適當的自密實混凝土性能和施工效果，確保高速鐵路CRTSⅢ型板無砟軌道結構自密實混凝土施工質量。

參考文獻

[1] 《高速鐵路板式無砟軌道自密實混凝土》Q/CR596-2017.

[2] 《高速鐵路軌道工程施工技術規程》Q/CR9605-2017.

[3] 《高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土暫行技術條例》鐵總科技[2013]125號.

[4] 《高速鐵路軌道工程施工質量驗收標準》TB10754-2010.