高速鐵路混凝土常見問題及對策論文
摘要：混凝土工程質量尤為重要，從設計、施工到運營管理都必須嚴格控制混凝土施工質量，確保質量零缺陷。但由于施工現(xiàn)場諸多不可預見因素，導致混凝土在施工過程中出現(xiàn)許多質量問題，混凝土施工中出現(xiàn)的質量問題有共性的，還有由于結構特殊性而存在的個性問題。如何在現(xiàn)場及時有效地解決這些問題，對混凝土工程技術人員來講至關重要。
關鍵詞：鐵路；混凝土；含氣量；隧道
混凝土工程在鐵路工程中占有很大比重，由于鐵路建設標準高、技術要求高、質量目標高，因此，混凝土工程質量尤為重要，從設計、施工到運營管理都應充分重視，特別施工過程中必須嚴格控制混凝土施工質量，確保質量零缺陷。但由于施工現(xiàn)場諸多不可預見因素，導致混凝土在施工過程中出現(xiàn)許多質量問題，如何在現(xiàn)場及時有效地解決這些問題，對混凝土工程技術人員來講至關重要。
1共性質量問題及對策
1.1混凝土離析、泌水
鐵路混凝土離析、泌水比較常見，其直接后果是混凝土可泵性差，難以振搗密實，對混凝土外觀及實體質量影響較大。
混凝土離析、泌水的原因有以下幾方面：
（1）水泥、粉煤灰、礦粉等膠凝材料及減水劑、防腐劑等外加劑質量波動較大，導致膠凝材料與外加劑的適應性變差。
�。�2）粗、細骨料粒形變差，特別是針片狀顆粒增多，細骨料細度模數(shù)增大10%以上，混凝土問題更加明顯。
�。�3）粗、細骨料含水率變化大，沒有按要求正確換算施工配合比，混凝土單方用水量偏大。
（4）混凝土凈攪拌時間不足90s-120s，攪拌機拌合葉片上殘余混凝土沒有及時清理，導致混凝土攪拌不均勻，減水劑性能沒有充分發(fā)揮。攪拌設備計量偏差大，沒有按施工配合比生產混凝土。
�。�5）混凝土運輸中沒有轉動運輸罐，有二次加水現(xiàn)象。
預防及處理措施：
�。�1）嚴格控制原材料進場質量，不合要求的原材料禁止進場使用。重點了解掌握粉煤灰、減水劑等原材料的質量特性，含品質指標、質量波動情況。對質量波動大的除按要求做好品質質量檢測外，還應每批對減水劑與膠凝材料相互進行適應性驗證檢測，對適應性差的不應生產混凝土，最好對減水劑予以調整或退換膠凝材料。
（2）對由于骨料原因引起的混凝土離析、泌水的，可通過增加砂率，調整粗骨料各級比例，增加膠凝材料用量等方法解決。實踐證明砂率增加3%，粗骨料比例調整，膠凝材料總量在耐久性要求的允許范圍內增加對混凝土結構實體強度、耐久性及長期性影響較小。
�。�3）對粗、細骨料均化處理，避免含水率變化過大。并勤測含水率，及時調整施工配合比。保持混凝土施工用水量與理論配合比相差不宜超過5kg/m3。
（4）定期檢查、維護、保養(yǎng)攪拌設備，嚴格執(zhí)行混凝土生產管理程序。
�。�5）加強混凝土運輸過程管控，運輸車中積水應傾倒干凈，不得二次加水。
1.2混凝土坍落度、含氣量損失大
混凝土坍落度、含氣量損失大也是非常棘手的問題，如果處理不當，混凝土將無法正常澆注施工，硬化混凝土質量也無法保證。混凝土坍落度、含氣量損失大的原因如下：
（1）原材料中粉煤灰吸附性強、水泥C3A含量高、減水劑（含引氣劑）保坍保氣性能差，粗、細骨料含泥量高。
�。�2）膠凝材料、骨料溫度高，環(huán)境溫度高，使混凝土中水分蒸發(fā)加大加快，從而導致混凝土坍落度、含氣量損失大。
�。�3）施工組織不當，混凝土運輸及澆注等待時間過長也是導致混凝土坍落度、含氣量損失大的重要原因之一。
預防及處理措施：
�。�1）避免使用磨細粉煤灰及高C3A含量水泥，減水劑保坍保氣性能應滿足工程需求，粗、細骨料含泥量應符合標準要求。當膠凝材料、骨料性能難以改變時，應匹配合適的減水劑。并根據(jù)原材料性能、混凝土運距、澆注方式、環(huán)境氣候條件等設計適宜的混凝土配合比，室內配合比設計相關試驗指標必須符合設計要求。
�。�2）高溫季節(jié)做好膠凝材料儲備，避免使用高溫膠凝材料，對粗、細骨料灑水降溫處理，使用低溫地下水，錯開高溫時段施工。
（3）強化施工組織，混凝土拌合站與澆注現(xiàn)場應加強溝通協(xié)調，杜絕混凝土運輸及等待澆注時間過長。
�。�4）未雨綢繆，混凝土在攪拌站拌合生產時，根據(jù)實際情況（運距、氣溫、澆注時長等）將混凝土坍落度較設計增大5%-10%，可通過增加減水劑摻量解決。
�。�5）一旦混凝土出現(xiàn)坍落度、含氣量損失過大，無法滿足澆注施工，而廢棄處理成本損失又較大時，可采取如下處理措施：①在現(xiàn)場混凝土入泵口（泵送設備攪拌鍋中）采用霧化裝置均勻加入0.1%-0.2%減水劑，嚴禁加水。②將混凝土運回攪拌站，按照理論配合比相同的摻合料摻量、水膠比二次加入混凝土車中剩余混凝土漿體總量3%-5%的漿體，加入漿體的同時應高速攪拌罐車直至混凝土均勻。如還不能滿足要求，再加入0.1%-0.2%減水劑。③對二次處理后的混凝土澆注部位，應做好詳細記錄，并增加檢查試件數(shù)量，及時對混凝土實體質量進行驗證。
實踐證明，混凝土二次處理中，增加5%的膠凝材料漿體和0.2%的減水劑摻量對混凝土實體質量影響較小。
1.3混凝土含氣量不符合要求
因結構耐久性要求，《鐵路混凝土工程施工質量驗收標準》TB10424-2010對混凝土含氣量做了明確的規(guī)定，見表1。
在施工現(xiàn)場混凝土含氣量不符合要求的也屢見不鮮，但大多數(shù)人都沒有引起足夠重視，更談不上如何去應對處理。實際上含氣量是混凝土拌合物性能中重要指標之一，其對混凝土的澆注、力學、耐久及長期性影響較大，如處理不當會留下質量隱患。
混凝土含氣量不符合要求的原因分析如下：
�。�1）粉煤灰質量波動大，玻璃珠顆粒數(shù)量及形態(tài)變化都可導致含氣量的變化。水泥質量波動大，引氣劑質量差，減水劑與膠凝材料適應性差。
�。�2）粗、細骨料含泥量、粉塵含量高，顆粒級配變化大。
�。�3）混凝土拌合物坍落度控制不嚴，與設計范圍值偏差過大。
預防及處理措施：
�。�1）對重要結構如梁體、軌道板等混凝土正式生產前，應采用現(xiàn)場原材料進行試拌，實測混凝土拌合物的含氣量及經時損失，不符合要求的應調整外加劑組分。
（2）隨時關注粗、細骨料含泥量、粉塵含量及級配變化情況，對變化幅度大的應及時調整混凝土配合比，如增減減水劑摻量等。
（3）嚴格按設計要求控制混凝土坍落度。
（4）實踐證明，實際施工中混凝土含氣量低于最低限值1%，梁體、軌道板混凝土含氣量在1.5%-5.0%對施工澆注及工程質量影響較小。
1.4混凝土粘稠、內聚力大
混凝土粘稠、內聚力大在施工現(xiàn)場也較常見，其直觀癥狀可通過坍落度試驗表征出來，即混凝土鏟裝困難，坍落度桶提起后混凝土流動緩慢，20s-30s才能靜止（正常狀態(tài)混凝土5s-10s后靜止即可量測坍落度及擴展度），并且混凝土可塑性差，呈粘底狀。此類混凝土雖然拌合物性能指標符合要求，但其可泵性較差，容易堵管，不易振搗，對工程質量及進度影響較大。
混凝土粘稠、內聚力大的原因有以下幾點：
�。�1）粗、細骨料含泥量、粉塵含量大，使用磨細粉煤灰，減水劑與膠凝材料適應性差。
�。�2）膠凝材料用量大，砂率大，水膠比低。
�。�3）混凝土含氣量低，坍落度低。
預防及處理措施：
�。�1）嚴格控制粗、細骨料含泥量及粉塵含量，盡量不使用磨細粉煤灰，減水劑與膠凝材料應匹配使用。
�。�2）在滿足混凝土性能的基礎上，盡量降低膠凝材料用量和水泥用量。混凝土砂率應合理，避免盲目選用低水膠比。
�。�3）在允許范圍內通過調整減水劑來增加混凝土含氣量及坍落度，以減輕混凝土粘稠、內聚力大的癥狀。
（4）調整粗、細骨料的級配比例，降低粒形差顆粒含量。
2個性質量問題及對策
由于結構部位的特殊性，如按常規(guī)來控制生產混凝土，其工程實體質量不一定滿足要求。下面對隧道初支、二襯拱頂混凝土予以總結。
2.1隧道初支混凝土
現(xiàn)今隧道初支濕噴工藝已普遍推廣應用，但其回彈量大、早期強度（特別是1天強度）低、功效低一直困擾著我們，導致很多單位繼續(xù)使用干噴工藝。分析其原因有以下幾方面：
�。�1）液體速凝劑與減水劑適應性差，混凝土凝結時間長。
�。�2）混凝土坍落度較大，大部分160mm以上。二次加水現(xiàn)象較多。
�。�3）配合比設計不當，混凝土細料偏少。
�。�4）速凝劑用量不準確，風管風壓不合適等。
�。�5）操作工人技術水平不高，噴射角度、距離、順序把握不當。
預防及處理措施：
（1）避免使用緩凝型減水劑，速凝劑應與減水劑相容性良好。
�。�2）嚴格控制混凝土坍落度不宜超過160mm，不得現(xiàn)場二次加水。
�。�3）設計合理的配合比，混凝土細料（小于5mm顆粒）質量不少于材料總量的55%—60%。添加增強增韌復合型摻合料。
（4）確保噴漿設備正常工作，速凝劑計量、風管風壓等滿足要求。
�。�5）使用熟練操作工人并及時總結改進。
2.2隧道二襯拱頂混凝土
對已建和在建鐵路隧道二襯無損檢測質量統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，有近30%隧道二襯拱頂出現(xiàn)混凝土不密實、脫空等質量缺陷，給隧道缺陷整治和交驗帶來了不少麻煩。究其原因，有施工工藝方面，也有混凝土質量方面的。對于混凝土質量方面的有以下幾點：
（1）在拱頂混凝土灌注過程中，盲目加大混凝土坍落度，導致混凝土勻質性變差，漿體流失，混凝土收縮變形大。
�。�2）坍落度偏小，無法滿足“沖頂”及混凝土自密實的需求。
�。�3）“沖頂”時混凝土供應不連續(xù)，間隔時間長，沒有一氣呵成。
�。�4）混凝土泵車壓力不足，泵送困難。
預防及處理措施：
（1）在二襯“沖頂”時，宜適當調整混凝土施工配合比，增加1%-2%砂率，必要時增加3%-5%的膠凝材料，增加坍落度10mm-20mm，使混凝土勻質性及自密實性能良好。
�。�2）攪拌站混凝土生產供應應連續(xù)，避免“沖頂”時出現(xiàn)斷料現(xiàn)象。
�。�3）確�；炷帘密嚨仍O備正常工作。
2.3路基邊坡防護骨架混凝土
路基邊坡防護骨架混凝土施工質量控制一直是個薄弱環(huán)節(jié)，有不少混凝土存在裂紋、蜂窩麻面、不密實甚至空洞等質量缺陷。原因有兩方面，一是管理及施工人員思想意識上沒有引起重視，沒有把邊坡防護當作主體工程來施工。二是施工工藝存在一些問題。關于施工工藝方面的有以下問題：
�。�1）混凝土坍落度偏大，導致混凝土在振動力的作用下易溜坍，不易定型。
�。�2）沒有分層澆注或層厚偏大。
�。�3）模板安裝質量不符合要求，接縫不嚴實。
�。�4）基底處理不到位，混凝土由于基底不密實而產生沉降裂紋。
預防及處理措施：
（1）提高管理及施工人員的質量意識，要形成鐵路工程沒有主體與附屬之分的理念。
�。�2）嚴格控制混凝土拌合物質量，坍落度不宜大于140mm，初凝時間不宜大于4h。
（3）混凝土層厚不宜大于15cm，由下至上分層循環(huán)澆注。
�。�4）確保模板安裝質量滿足要求，接縫應嚴實。
�。�5）處理好基底，不得有虛碴層，保證其密實。
3結語
混凝土質量問題特別是拌合物性能問題，一直是施工現(xiàn)場需要面對和及時解決的。而影響混凝土拌合物性能的因素很多，也很復雜，有原材料、配合比方面的，也有施工工藝控制和試驗檢測及施工技術管理方面的，廣大工程技術人員應不斷學習總結，努力提高現(xiàn)場解決問題和保證工程質量的能力。
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