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摘 要：兰新铁路第二双线（新疆段）通过的西北戈壁地区恶劣的自然环境对高性混凝土的施工质量影响非常大，本文从原材料控制、配合比设计、施工过程及易出现的问题解决对策几个方面对高性能混凝土施工施工质量控制方法进行了说明。
关键词：西北戈壁地区 高性能混凝土 施工工艺
中图分类号：TN94 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（c）-0050-02
兰新铁路第二双线（新疆段）通过的西北戈壁地地区，沿线气候干燥，风大，昼夜温差大，混凝土极易产生各种裂缝。为保证戈壁环境条件下高性能混凝土在使用中的各项性能指标，对配制高性能混凝土的原材料、配合比设计、施工以及后期养护应严格控制。
1 戈壁地区高性能混凝土原材料要求
1.1 水泥
水泥应满足铁建设[2009]152号文《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》混凝土分项工程材料标准局部修订条文（以下简称铁建设[2009]152号文）中6.2.1条规定的质量要求，并按规定进行复检。应重点控制水泥的细度，水泥的碱含量，水泥与减水剂的适应性。
1.2 骨料
粗细骨料应满足铁建设[2009]152号文中6.2.6条规定的质量要求，并按规定进行复检。细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净的天然中粗河砂（用于预制梁时，砂的细度模数要求为2.6～3.0）。粗骨料应选用二级或多级配的碎石。
1.3 矿物掺合料
粉煤灰应满足铁建设[2009]152号文中6.2.2条规定的质量要求，并按规定进行复检。磨细矿碴粉应满足铁建设[2009]152号文中6.2.3条规定的质量要求，并按规定进行复检。矿物掺合料应选用品质稳定的产品；矿物掺合料与水泥、化学外加剂之间应具有良好的适应性。
1.4 聚羧酸高效减水剂
聚羧酸高效减水剂应满足铁建设[2009]152号文中6.2.8条规定的质量要求，并按规定进行复检。聚羧酸高效减水剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明顯提高混凝土耐久性且质量稳定的产品，减水剂与水泥之间、化学外加剂与矿物掺合料之间应具有良好的相容性。重点要控制与水泥的适应性和含气量。
1.5 拌合和养护用水
拌合养护用水应满足铁建设[2009]152号文中6.2.10条规定的质量要求，并按规定进行复检。
2 戈壁地区高性能混凝土配合比设计
2.1 低水胶比
配置高性能混凝土的水胶比一般不应大于0.40，以保证混凝土的密实和耐久性。
2.2 大胶凝材料用量
采用较大的胶凝材料总用量，以保证混凝土具有足够的流动性。其中水泥用量应尽量减少，而以干缩小的细掺料，如粉煤灰、磨细矿渣粉等代替。
2.3 大砂率
宜采用大砂率。泵送混凝土的砂率宜控制在40%～50%之间。
2.4 小粒径粗骨料
单个粗骨料和浆体界面过渡层的厚度随集料表面积的大小的不同而变化，粒径较小的粗骨料过渡层较薄，可降低氢氧化钙的取向程度，结晶颗粒也得到细化，有利于提高混凝土界面粘结强度。
2.5 优化矿物掺合料
利用磨细矿渣粉的需水量不大，对混凝土的强度有利，但自干燥收缩较大；掺粉煤灰的混凝土自干燥收缩和干燥收缩都小，而且需水量小，但早期强度低，抗碳化性性较差等特性，依据复合材料的“超叠效应”原理，将不同种类矿物掺合料以合适的复合比例和总掺量掺入混凝土，取长补短，不仅可调节需水量，提高混凝土的抗压强度、致密性，而且还可以提高混凝土的抗裂性，减小收缩，提高耐久性。
3 戈壁地区高性能混凝土的施工
3.1 搅拌
采用带电子计量系统的强制搅拌机搅拌混凝土。搅拌混凝土前，严格测定粗细骨料的含水率，减水剂减水率及各种原材料物理指标，以便及时调整施工配合比，严格控制入模温度，炎热季节对料场采用遮盖隔热处理，冬季施工要对拌和用水进行加热，水温不高于80℃，投料时先投入细骨料，粗骨料，然后投入水泥，矿粉、粉煤灰和外加剂进行搅拌，搅拌要均匀，一般搅拌时间不低于2min。
3.2 运输
对混凝土罐车，泵管等采取保温、隔热措施，防止混凝土坍落度损失过大或受冻（冬季）。
3.3 浇筑
在炎热季节浇筑混凝土时，应避免模板和新浇混凝土直接受阳光照射，对模型采取遮盖、保温、隔温措施，保证混凝土入模前模板和钢筋的温度以及附近的局部气温均不超过40℃。尽可能安排在傍晚而避开炎热的白天浇筑混凝土。
在低温条件下浇筑混凝土时，应采取适当的保温防冻措施，防止混凝土提前受冻。
在相对湿度较小、风速较大的环境下浇筑混凝土时，采取适当挡风等措施，防止混凝土失水过快，此时应避免浇筑有较大暴露面积的构件。
3.4 振捣
采用插入式振动棒、附着式平板振捣器、表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土。振捣时应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。
混凝土浇筑完成后，应仔细将混凝土暴露面压实抹平，抹面时严禁洒水。
3.5 养护
戈壁地区混凝土的养护至关重要。高性能混凝土的养护，应保证混凝土周围的养护湿度一次性满足要求，在养护期间不得向外散失，并有良好的保温密封性。养护材料对混凝土起到保温隔热作用。针对戈壁地区自然环境条件，采用保湿保温材料双重包裹的养护方式，保湿材料采用保湿膜，保温隔热材料采用导热系数小的土工布或棉布。
4 目前戈壁地区高性能混凝土施工出现的问题及对策
4.1 坍落度变小或混凝土坍落度损失过大 4.1.1 原因分析
（1）现场所用原材料与进行配合比设计时送样原材料存在差异时，以下因素会导致混凝土坍落度变小：①现场所用减水剂与选取配合比时所用的减水剂减水率不同，影响了减水效果，使坍落度变小。②掺加的矿物掺合料的烧失量偏高，导致高效减水剂被碳粒吸附，使高效减水剂在混凝土拌合水中有效浓度降低，影响了减水效果，使坍落度变小。实际掺加的矿物掺合料需水量比较大，按原配合比进行混凝土拌合，会导致混凝土坍落度降低。③现场所用砂石级配较差，降低了混凝土的流动性。④现场所用水泥与高效减水剂适应性差，使坍落度变小和坍落度损失过大。（2）施工现场干燥、大风气候导致混凝土在运往施工现场途中会产生水分蒸发散失，使坍落度损失增大。（3）夏季施工时，由于施工现场温度较高，高温下水泥水化速度加快，混凝土内部水分消耗速度加快，形成水化产物之间的结合，導致坍落度损失增大。
4.1.2 对策
（1）拌合混凝土原材料要严格满足相关规范要求，如与配合比设计时送样原材料差异较大时，应重新进行配合比设计。（2）高效减水剂的掺加宜分2次进行，在搅拌站拌合混凝土时加入70%，在运输途中活运抵现场后，浇筑混凝土前再向运输罐车内投入余下30%，可在浇筑前保持比较稳定的流动性，减小坍落度损失。（3）夏季施工时应采用缓凝型减水剂或掺加一定量的缓凝剂，延缓高温下水泥的水化速度，减少坍落度损失。缓凝剂应与所掺高效减水剂相适应，宜为同一生产厂家提供。
4.2 同一混凝土结构物间歇浇筑成型时，会出现明显施工冷缝
现场施工发现，即使其间歇时间小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间，前后2次浇筑的混凝土交界处也会出现施工冷缝，严重影响结构的安全性和耐久性。
4.2.1 原因分析
戈壁地区现场干燥、大风气候，蒸发量较大；加之夏季施工温度较高，混凝土内部水分散失速度非常快，而混凝土结构物浇筑顶面由于无任何遮挡，太阳直晒严重，因此，水分蒸发速度最快、蒸发量最大。在间歇时间内，顶层混凝土大量水分的散失，导致混凝土干硬，后续浇筑时的混凝土已无法与已浇混凝土成为整体，因此产生了施工冷缝。
4.2.2 对策
（1）同一混凝土结构物在进行混凝土浇筑施工时，合理安排施工机械及施工间隔，以保证浇筑过程的连续性。（2）当由于某种原因无法连续浇筑成型时，在间歇时间内，应在浇筑混凝土顶面覆盖防晒保湿材料，防止太阳直晒，做好间歇期间顶层混凝土的防晒、保湿。
4.3 浇筑的混凝土表面易开裂
4.3.1 原因分析
（1）戈壁地区干燥、大风、大温差的戈壁环境条件，会加速沿线施工的混凝土发生塑性收缩、自收缩、干燥收缩、温度收缩和碳化收缩等收缩变形，将导致混凝土早期体积稳定性差、极易产生各种裂缝。（2）混凝土拌合物的粘聚性和保水性较差时，浇筑振捣过程中水泥浆上浮，在混凝土浇筑顶面形成浮浆，水分散失后形成较大干缩，导致顶面更易开裂。（3）混凝土养护不及时或养护方法不当。
4.3.2 对策
（1）优化矿物掺合料，改善混凝土的保水性和粘聚性，能够降低混凝土开裂的可能性。（2）选用优质的砂石原材料，严格把好材料进场检验关，改善混凝土拌合物的性能指标。（3）混凝土浇筑完成后，应立即采取覆盖、遮挡等遮阳措施，防止太阳直射模板和混凝土顶面，使水分大量蒸发，产生开裂。结构物混凝土浇筑顶面在浇筑完成后还应立即采取保湿措施。（4）采用保温保湿膜的养护，棉布保温方式，能有效降低混凝土水化热形成的温度梯度，防止水分蒸发，有利于水泥水化，可降低混凝土开裂。
5 结语
兰新铁路第二双线（新疆段）工程在高性能混凝土施工前，针对工程特点、施工环境与施工条件事先进行施工工艺方案设计，在这过程中严格按制定的方案组织实施，明显提高了混凝土的施工质量，有效地降低了戈壁地区恶劣的自然环境对混凝土质量的影响，取得了较好的效果。
参考文献
[1]《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》混凝土分项工程材料标准局部修订条文铁建设[2009]152号文[Z].
[2] TZ2010-2015，铁路混凝土施工技术指南[S].
[3] 混凝土微观结构、性能和材料参考书[Z].
关键词：西北戈壁地区 高性能混凝土 施工工艺
中图分类号：TN94 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（c）-0050-02
兰新铁路第二双线（新疆段）通过的西北戈壁地地区，沿线气候干燥，风大，昼夜温差大，混凝土极易产生各种裂缝。为保证戈壁环境条件下高性能混凝土在使用中的各项性能指标，对配制高性能混凝土的原材料、配合比设计、施工以及后期养护应严格控制。
1 戈壁地区高性能混凝土原材料要求
1.1 水泥
水泥应满足铁建设[2009]152号文《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》混凝土分项工程材料标准局部修订条文（以下简称铁建设[2009]152号文）中6.2.1条规定的质量要求，并按规定进行复检。应重点控制水泥的细度，水泥的碱含量，水泥与减水剂的适应性。
1.2 骨料
粗细骨料应满足铁建设[2009]152号文中6.2.6条规定的质量要求，并按规定进行复检。细骨料应选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净的天然中粗河砂（用于预制梁时，砂的细度模数要求为2.6～3.0）。粗骨料应选用二级或多级配的碎石。
1.3 矿物掺合料
粉煤灰应满足铁建设[2009]152号文中6.2.2条规定的质量要求，并按规定进行复检。磨细矿碴粉应满足铁建设[2009]152号文中6.2.3条规定的质量要求，并按规定进行复检。矿物掺合料应选用品质稳定的产品；矿物掺合料与水泥、化学外加剂之间应具有良好的适应性。
1.4 聚羧酸高效减水剂
聚羧酸高效减水剂应满足铁建设[2009]152号文中6.2.8条规定的质量要求，并按规定进行复检。聚羧酸高效减水剂应采用减水率高、坍落度损失小、适量引气、能明顯提高混凝土耐久性且质量稳定的产品，减水剂与水泥之间、化学外加剂与矿物掺合料之间应具有良好的相容性。重点要控制与水泥的适应性和含气量。
1.5 拌合和养护用水
拌合养护用水应满足铁建设[2009]152号文中6.2.10条规定的质量要求，并按规定进行复检。
2 戈壁地区高性能混凝土配合比设计
2.1 低水胶比
配置高性能混凝土的水胶比一般不应大于0.40，以保证混凝土的密实和耐久性。
2.2 大胶凝材料用量
采用较大的胶凝材料总用量，以保证混凝土具有足够的流动性。其中水泥用量应尽量减少，而以干缩小的细掺料，如粉煤灰、磨细矿渣粉等代替。
2.3 大砂率
宜采用大砂率。泵送混凝土的砂率宜控制在40%～50%之间。
2.4 小粒径粗骨料
单个粗骨料和浆体界面过渡层的厚度随集料表面积的大小的不同而变化，粒径较小的粗骨料过渡层较薄，可降低氢氧化钙的取向程度，结晶颗粒也得到细化，有利于提高混凝土界面粘结强度。
2.5 优化矿物掺合料
利用磨细矿渣粉的需水量不大，对混凝土的强度有利，但自干燥收缩较大；掺粉煤灰的混凝土自干燥收缩和干燥收缩都小，而且需水量小，但早期强度低，抗碳化性性较差等特性，依据复合材料的“超叠效应”原理，将不同种类矿物掺合料以合适的复合比例和总掺量掺入混凝土，取长补短，不仅可调节需水量，提高混凝土的抗压强度、致密性，而且还可以提高混凝土的抗裂性，减小收缩，提高耐久性。
3 戈壁地区高性能混凝土的施工
3.1 搅拌
采用带电子计量系统的强制搅拌机搅拌混凝土。搅拌混凝土前，严格测定粗细骨料的含水率，减水剂减水率及各种原材料物理指标，以便及时调整施工配合比，严格控制入模温度，炎热季节对料场采用遮盖隔热处理，冬季施工要对拌和用水进行加热，水温不高于80℃，投料时先投入细骨料，粗骨料，然后投入水泥，矿粉、粉煤灰和外加剂进行搅拌，搅拌要均匀，一般搅拌时间不低于2min。
3.2 运输
对混凝土罐车，泵管等采取保温、隔热措施，防止混凝土坍落度损失过大或受冻（冬季）。
3.3 浇筑
在炎热季节浇筑混凝土时，应避免模板和新浇混凝土直接受阳光照射，对模型采取遮盖、保温、隔温措施，保证混凝土入模前模板和钢筋的温度以及附近的局部气温均不超过40℃。尽可能安排在傍晚而避开炎热的白天浇筑混凝土。
在低温条件下浇筑混凝土时，应采取适当的保温防冻措施，防止混凝土提前受冻。
在相对湿度较小、风速较大的环境下浇筑混凝土时，采取适当挡风等措施，防止混凝土失水过快，此时应避免浇筑有较大暴露面积的构件。
3.4 振捣
采用插入式振动棒、附着式平板振捣器、表面平板振捣器等振捣设备振捣混凝土。振捣时应避免碰撞模板、钢筋及预埋件。
混凝土浇筑完成后，应仔细将混凝土暴露面压实抹平，抹面时严禁洒水。
3.5 养护
戈壁地区混凝土的养护至关重要。高性能混凝土的养护，应保证混凝土周围的养护湿度一次性满足要求，在养护期间不得向外散失，并有良好的保温密封性。养护材料对混凝土起到保温隔热作用。针对戈壁地区自然环境条件，采用保湿保温材料双重包裹的养护方式，保湿材料采用保湿膜，保温隔热材料采用导热系数小的土工布或棉布。
4 目前戈壁地区高性能混凝土施工出现的问题及对策
4.1 坍落度变小或混凝土坍落度损失过大 4.1.1 原因分析
（1）现场所用原材料与进行配合比设计时送样原材料存在差异时，以下因素会导致混凝土坍落度变小：①现场所用减水剂与选取配合比时所用的减水剂减水率不同，影响了减水效果，使坍落度变小。②掺加的矿物掺合料的烧失量偏高，导致高效减水剂被碳粒吸附，使高效减水剂在混凝土拌合水中有效浓度降低，影响了减水效果，使坍落度变小。实际掺加的矿物掺合料需水量比较大，按原配合比进行混凝土拌合，会导致混凝土坍落度降低。③现场所用砂石级配较差，降低了混凝土的流动性。④现场所用水泥与高效减水剂适应性差，使坍落度变小和坍落度损失过大。（2）施工现场干燥、大风气候导致混凝土在运往施工现场途中会产生水分蒸发散失，使坍落度损失增大。（3）夏季施工时，由于施工现场温度较高，高温下水泥水化速度加快，混凝土内部水分消耗速度加快，形成水化产物之间的结合，導致坍落度损失增大。
4.1.2 对策
（1）拌合混凝土原材料要严格满足相关规范要求，如与配合比设计时送样原材料差异较大时，应重新进行配合比设计。（2）高效减水剂的掺加宜分2次进行，在搅拌站拌合混凝土时加入70%，在运输途中活运抵现场后，浇筑混凝土前再向运输罐车内投入余下30%，可在浇筑前保持比较稳定的流动性，减小坍落度损失。（3）夏季施工时应采用缓凝型减水剂或掺加一定量的缓凝剂，延缓高温下水泥的水化速度，减少坍落度损失。缓凝剂应与所掺高效减水剂相适应，宜为同一生产厂家提供。
4.2 同一混凝土结构物间歇浇筑成型时，会出现明显施工冷缝
现场施工发现，即使其间歇时间小于前层混凝土的初凝时间或能重塑的时间，前后2次浇筑的混凝土交界处也会出现施工冷缝，严重影响结构的安全性和耐久性。
4.2.1 原因分析
戈壁地区现场干燥、大风气候，蒸发量较大；加之夏季施工温度较高，混凝土内部水分散失速度非常快，而混凝土结构物浇筑顶面由于无任何遮挡，太阳直晒严重，因此，水分蒸发速度最快、蒸发量最大。在间歇时间内，顶层混凝土大量水分的散失，导致混凝土干硬，后续浇筑时的混凝土已无法与已浇混凝土成为整体，因此产生了施工冷缝。
4.2.2 对策
（1）同一混凝土结构物在进行混凝土浇筑施工时，合理安排施工机械及施工间隔，以保证浇筑过程的连续性。（2）当由于某种原因无法连续浇筑成型时，在间歇时间内，应在浇筑混凝土顶面覆盖防晒保湿材料，防止太阳直晒，做好间歇期间顶层混凝土的防晒、保湿。
4.3 浇筑的混凝土表面易开裂
4.3.1 原因分析
（1）戈壁地区干燥、大风、大温差的戈壁环境条件，会加速沿线施工的混凝土发生塑性收缩、自收缩、干燥收缩、温度收缩和碳化收缩等收缩变形，将导致混凝土早期体积稳定性差、极易产生各种裂缝。（2）混凝土拌合物的粘聚性和保水性较差时，浇筑振捣过程中水泥浆上浮，在混凝土浇筑顶面形成浮浆，水分散失后形成较大干缩，导致顶面更易开裂。（3）混凝土养护不及时或养护方法不当。
4.3.2 对策
（1）优化矿物掺合料，改善混凝土的保水性和粘聚性，能够降低混凝土开裂的可能性。（2）选用优质的砂石原材料，严格把好材料进场检验关，改善混凝土拌合物的性能指标。（3）混凝土浇筑完成后，应立即采取覆盖、遮挡等遮阳措施，防止太阳直射模板和混凝土顶面，使水分大量蒸发，产生开裂。结构物混凝土浇筑顶面在浇筑完成后还应立即采取保湿措施。（4）采用保温保湿膜的养护，棉布保温方式，能有效降低混凝土水化热形成的温度梯度，防止水分蒸发，有利于水泥水化，可降低混凝土开裂。
5 结语
兰新铁路第二双线（新疆段）工程在高性能混凝土施工前，针对工程特点、施工环境与施工条件事先进行施工工艺方案设计，在这过程中严格按制定的方案组织实施，明显提高了混凝土的施工质量，有效地降低了戈壁地区恶劣的自然环境对混凝土质量的影响，取得了较好的效果。
参考文献
[1]《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》混凝土分项工程材料标准局部修订条文铁建设[2009]152号文[Z].
[2] TZ2010-2015，铁路混凝土施工技术指南[S].
[3] 混凝土微观结构、性能和材料参考书[Z].