淺談高性能混凝土在滬杭客運(yùn)專線大跨度連續(xù)梁中的管理應(yīng)用

1、淺談高性能混凝土在滬杭鐵路客運(yùn)專線大跨度連續(xù)梁的管理應(yīng)用李明軍（中國(guó)建筑土木建設(shè)有限公司 北京）摘 要 滬杭鐵路客運(yùn)專線2標(biāo)段連續(xù)梁眾多，施工時(shí)間短，如何在規(guī)定工期內(nèi)，保質(zhì)保量的完成混凝土施工，特別是大跨度混凝土連續(xù)梁施工，是其控制的關(guān)鍵。本文簡(jiǎn)述了在大跨度混凝土連續(xù)施工中的混凝土應(yīng)用管理。關(guān)鍵詞 高性能混凝土 滬杭客專 大跨度連續(xù)梁 應(yīng)用管理1、工程簡(jiǎn)介滬杭鐵路客運(yùn)專線2標(biāo)段位于長(zhǎng)江三角洲西南緣，上海松江境內(nèi)，該區(qū)域道路縱橫，河流密布，各種跨度的連續(xù)梁多達(dá)28處；施工特點(diǎn)為：跨度大，施工方法復(fù)雜、工期緊張。其中松江特大橋跨A5高速公路連續(xù)梁設(shè)計(jì)跨度為60+100+60m，單箱單室、變高度、變

2、截面結(jié)構(gòu)。該連續(xù)梁施工復(fù)雜，混凝土施工時(shí)間短而且施工期間（混凝土澆筑時(shí)間為2月至5月）氣候條件惡劣。2、高性能混凝土本身的特性鐵路高性能混凝以耐久性作為設(shè)計(jì)指標(biāo)，根據(jù)工程所處的環(huán)境特點(diǎn)，確定混凝土應(yīng)具備的性能，高性能土與普通混凝土相比，其主要特性是：由水泥、砂、石、水四組分變化為添加了高效減水劑、礦物外摻料的六種組分，水泥的用量因被一部分礦物外摻料取代而減小，由于加入高效減水劑，在滿足施工要求的情況下、用水量較?。ㄒ话闼z比不大于0.40），因此，在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)能滿足各種復(fù)雜的施工要求。但是，高性能混凝土相對(duì)普通混凝土而言，在提高施工性能和耐久性的同時(shí)，對(duì)原材料的品質(zhì)要求更高、對(duì)混凝土的生產(chǎn)

3、施工也提出了更高的要求，而且早期強(qiáng)度較普通混凝土有所下降。3、鐵路混凝土對(duì)耐久性的要求鐵路客運(yùn)專線要求混凝土結(jié)構(gòu)使用壽命100年，因此，混凝土耐久性成為混凝土設(shè)計(jì)的關(guān)鍵?；炷聊途眯允且粋€(gè)復(fù)雜的問題，具體來說，是指混凝土結(jié)構(gòu)抵抗氣候作用、化學(xué)侵蝕、磨損和應(yīng)力變形使混凝土開裂等一系列不利因素性能的能力。包括：護(hù)筋性、抗裂性、抗?jié)B性、抗凍性及抗堿骨料反應(yīng)等性能。4、高性能混凝土設(shè)計(jì)試配由于客運(yùn)專線高速鐵路高性能混凝土對(duì)耐久性的要求，同時(shí)，對(duì)大跨度混凝土梁，還要考慮如何控制混凝土材料的收縮徐變和提高抗裂從而減小橋梁跨中下?lián)?，保證混凝土質(zhì)量和按期完工有一定的沖突。為了滿足工期要求，又不降低混凝土質(zhì)量，

4、 對(duì)理論配合比進(jìn)行了多方面優(yōu)化對(duì)比試驗(yàn)。經(jīng)過反復(fù)的試配工作，分別對(duì)比研究纖維對(duì)混凝土工作性、抗壓強(qiáng)度、早期彈性模量及抗折強(qiáng)度的影響；對(duì)比研究P.O42.5水泥和P.II52.5水泥對(duì)混凝土工作性、強(qiáng)度及彈性模量的影響；對(duì)比礦物摻合料對(duì)混凝土工作性、強(qiáng)度及彈性模量的影響。成型C55與C50基礎(chǔ)配合比，每組成型9個(gè)150×150×150mm3立方體抗壓強(qiáng)度試件，6個(gè)150×150×300mm3抗折強(qiáng)度試件，6個(gè)150×150×300mm3棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度及靜彈性模量試件。具體試驗(yàn)配合比情況如下： No.水水泥粉煤灰礦粉砂石子PVA纖維減

5、水劑坍落度備注114739298 0703105604.90210P.O42.5水泥215047000728104704.70240P.O42.5水泥3150357113072610471.34.70190P.O42.5水泥41503571130726104704.70210P.52.5水泥5150357113072610471.34.70190P.52.5水泥61483438648690108004.77220P.O42.5水泥經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試新拌混凝土的擴(kuò)展度一般在450530mm之間，半小時(shí)坍落度損失2030mm，一小時(shí)坍落度損失3050mm，含氣量在2%5%；由此可以看出，以上配合比均滿足現(xiàn)

6、場(chǎng)施工需要。試驗(yàn)后期對(duì)各個(gè)配合比進(jìn)行了力學(xué)試驗(yàn)，其結(jié)果如下：No.抗壓強(qiáng)度/MPa抗折強(qiáng)度/MPa靜彈性模量/GPa7d28d7d28d7d28d156.579.74.96.42342.3229.641.45.67.71937.5344.662.74.98.61941.6441.356.84.87.12338.1544.359.65.47.82239.7653.663.2/34.640.3通過上述對(duì)比分析，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況及工期要求，最后選定6號(hào)配合比作為滬杭客運(yùn)專線松江特大橋連續(xù)施工使用的理論配合比。后經(jīng)東南大學(xué)專家建議，在松江特大橋跨A5高速公路連續(xù)梁施工中，外摻減縮劑3.84kg/m3，以減

7、小混凝土收縮徐變。在對(duì)外摻了減縮劑的混凝土進(jìn)行了力學(xué)強(qiáng)度試驗(yàn)，結(jié)果3天強(qiáng)度為32.8MPa，7天強(qiáng)度為51.9 MPa，28天強(qiáng)度為62.7 MPa， 7天彈模為33.7 GPa，28天彈模為41.0 GPa，試驗(yàn)結(jié)果較摻減縮劑之前早期強(qiáng)度有所下降，但能滿足現(xiàn)場(chǎng)施工。再對(duì)選定的6號(hào)配合比進(jìn)行耐久性檢驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為： 28天電通量767庫倫、抗裂性良好，環(huán)形試件無裂紋、抗?jié)B等級(jí)大于P20、抗凍性：200次快速凍融循環(huán)試驗(yàn)后試件質(zhì)量損失率Wn=0.9%,試件相對(duì)動(dòng)彈性模量損失率P=92%。由此，6號(hào)混凝土配合比各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足現(xiàn)場(chǎng)大跨度連續(xù)梁施工要求。5、高性能混凝土生產(chǎn)管理根據(jù)滬杭客運(yùn)專線松江特

8、大橋施工組織設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)安排，滬杭客運(yùn)專線松江特大橋跨A5高速公路連續(xù)梁混凝土澆筑時(shí)間為2010年2月至2010年5月，特別是前半段時(shí)間，上海地區(qū)平均氣溫很低，有時(shí)最低氣溫甚至在0以下。在這樣的低溫下澆筑混凝土，對(duì)混凝土早強(qiáng)非常不利，我們?cè)诨炷辽a(chǎn)過程中從原材料開始對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了加熱保溫措施，以保證混凝土的入模溫度。對(duì)拌和站主要采取以下幾個(gè)措施：第一，對(duì)拌和用水進(jìn)行加熱，采用通入蒸汽對(duì)拌和用水加熱至2030；第二，對(duì)外加劑儲(chǔ)罐采取棉被包裹保溫措施；第三，對(duì)混凝土運(yùn)輸罐車采取棉被包裹保溫措施，以保證在混凝土運(yùn)輸過程中保溫。同時(shí)，在拌和站對(duì)選定的混凝土配合比進(jìn)行了生產(chǎn)試拌,結(jié)果發(fā)現(xiàn)，剛出機(jī)的混凝

9、土拌和物性能很好，坍落度220mm、擴(kuò)展度490mm,但是放置半小時(shí)至一小時(shí)后，混凝土出現(xiàn)坍落度增加，半小時(shí)坍落度達(dá)240mm，擴(kuò)展度580mm,并開始泌水離析的異?，F(xiàn)象，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，是由于使用的聚羧酸高效減水劑對(duì)溫度的敏感性造成了上述現(xiàn)象。由于混凝土配合比在試驗(yàn)室試拌時(shí)（8月份）氣溫較高，實(shí)際生產(chǎn)使用時(shí)（2月份）氣溫較低，而外加劑供應(yīng)商此時(shí)未調(diào)整聚羧酸高效減水劑的配方，造成了低溫環(huán)境下出現(xiàn)坍落度不降反增、且泌水離析。對(duì)此聯(lián)系聚羧酸高效減水劑供應(yīng)商要求他們及時(shí)調(diào)整配方，以適應(yīng)溫度變化的要求。經(jīng)過聚羧酸高效減水劑廠方調(diào)整后再進(jìn)行試拌，混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足了現(xiàn)場(chǎng)澆筑要求。6、高性能混凝土澆筑

10、現(xiàn)場(chǎng)控制高性能混凝土質(zhì)量要靠現(xiàn)場(chǎng)控制管理，良好的現(xiàn)場(chǎng)管理才能最大程度提升混凝土的耐久性。加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，對(duì)混凝土澆筑前后進(jìn)行周密的部署，保證澆筑過程順利和澆筑后的養(yǎng)生質(zhì)量是實(shí)現(xiàn)高性能混凝土耐久性的關(guān)鍵，且養(yǎng)生是否得當(dāng)直接關(guān)系到工程進(jìn)度。為保證混凝土澆筑過程順利進(jìn)行，在混凝土澆筑前組織有關(guān)部門及架子隊(duì)進(jìn)行技術(shù)交底，并對(duì)澆筑過程中可能發(fā)生的問題逐一做了提前預(yù)案。在混凝土澆筑過程中，試驗(yàn)人員24小時(shí)跟班，隨時(shí)監(jiān)控混凝土質(zhì)量，并在澆筑現(xiàn)場(chǎng)取樣，留置混凝土試件。滬杭客運(yùn)專線松江特大橋跨A5高速公路連續(xù)梁由于工期緊張，且采取懸臂澆筑施工工藝，該工藝要求混凝土早強(qiáng)、早期彈模發(fā)展快、收縮徐變小、且抗裂。按工期排

11、定的計(jì)劃混凝土澆筑后4天張拉。施工時(shí)氣溫偏低，且為了減小收縮徐變，混凝土摻入了一定量的減縮劑。上述種種因素，都對(duì)早期強(qiáng)度不利。在松江特大橋跨A5高速公路連續(xù)梁396#墩0#塊澆筑后3天現(xiàn)場(chǎng)同條件試件抗壓強(qiáng)度（試件放置在橋墩底部）40.7MPa，彈模31.4GPa，4天現(xiàn)場(chǎng)同條件試件抗壓強(qiáng)度（試件放置在橋墩底部）42.3MPa，彈模33.1GPa，達(dá)不到張拉要求；同時(shí)，松江特大橋跨A5高速公路連續(xù)梁397#墩0#塊澆筑后3天現(xiàn)場(chǎng)同條件試件抗壓強(qiáng)度（試件放置在橋墩底部）42.6MPa，彈模31.7GPa，4天現(xiàn)場(chǎng)同條件試件抗壓強(qiáng)度（試件放置在橋墩底部）43.8MPa，彈模33.0GPa，也無法達(dá)到

12、張拉要求，直到混凝土澆筑后第5天，混凝土強(qiáng)度、彈模才滿足了張拉的要求。按此進(jìn)行，將無法按工期完成該橋施工。后來經(jīng)過分析研究，認(rèn)為有兩個(gè)方面可以改進(jìn)，第一，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)混凝土養(yǎng)生保溫措施不夠，在0#塊澆筑后，現(xiàn)場(chǎng)只對(duì)混凝土進(jìn)行了簡(jiǎn)單的包裹覆蓋養(yǎng)生，沒有采取加溫養(yǎng)生。有試驗(yàn)研究表明，混凝土在澆筑后24內(nèi)的養(yǎng)生溫度混凝土早期的強(qiáng)度影響極為關(guān)鍵。為此，現(xiàn)場(chǎng)施工人員對(duì)混凝土澆筑后的養(yǎng)生重新做了處理。保證了混凝土澆筑后的養(yǎng)生質(zhì)量。第二，現(xiàn)場(chǎng)同條件試件不能完全代表工程實(shí)體，因?yàn)樵诃h(huán)境溫度較低時(shí)，工程實(shí)體由于混凝土方量很大，澆筑后水泥水化產(chǎn)生大量的熱，可以替代一部分環(huán)境溫度來保證混凝土中水泥的水化，這樣有利于早期強(qiáng)

13、度的形成，而現(xiàn)場(chǎng)同條件試件由于在當(dāng)時(shí)外界氣溫（5）很低的情況下，體積很小，自身產(chǎn)生的熱量微乎其微，所以環(huán)境溫度不能滿足水泥水化需要。資料顯示，當(dāng)溫度低于5時(shí)，水泥水化非常緩慢，甚至停止水化。為此，我們加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)混凝土同條件試件的管理，在混凝土澆筑后同條件試件分別放置在梁面、箱內(nèi)、和地面，進(jìn)行對(duì)比。在松江特大橋跨A5高速公路連續(xù)梁396#墩1#段和397#墩1#段澆筑后現(xiàn)場(chǎng)同條件試件試驗(yàn)結(jié)果如下：松江特大橋396#墩1#段現(xiàn)場(chǎng)同條件試件試驗(yàn)結(jié)果擺放位置3天4天抗壓強(qiáng)度彈?？箟簭?qiáng)度彈模地面41.1 MPa32.4GPa42.8 MPa33.4 GPa箱內(nèi)48.7 MPa35.2 GPa51.8 MP

14、a36.2 GPa梁面44.8 MPa33.9 GPa49.1 MPa35.5 GPa松江特大橋397#墩1#段現(xiàn)場(chǎng)同條件試件試驗(yàn)結(jié)果擺放位置3天4天抗壓強(qiáng)度彈?？箟簭?qiáng)度彈模地面41.1 MPa32.4GPa42.8 MPa33.4 GPa箱內(nèi)48.7 MPa35.2 GPa51.8 MPa36.2 GPa梁面44.8 MPa33.9 GPa49.1 MPa35.5 GPa同時(shí)對(duì)箱梁實(shí)體進(jìn)行回彈試驗(yàn)，回彈結(jié)果表明，4天混凝土強(qiáng)度在48 MPa以上。上述試驗(yàn)表明，箱內(nèi)同條件試件基本能代表工程實(shí)體，同時(shí)參照梁面試件強(qiáng)度，這樣就保證了4天張拉的要求。7、結(jié)論本文通過高性能混凝土在滬杭客運(yùn)專線松江特大橋跨A5連續(xù)梁施工中的應(yīng)用，簡(jiǎn)要闡述了高性能混凝土在鐵路客運(yùn)專線大跨度橋梁施工中的應(yīng)用管理?？偨Y(jié)了滬杭客運(yùn)專線松江