浅谈聚羧酸系减水剂在京沪高速铁路Ⅵ标段高性能混凝土中的应用

2010-09-26陈宝良

商品混凝土 2010年8期

关键词：标段羧酸减水剂

陈宝良

（中国交通建设股份有限公司京沪土建六标段项目部，浙江苏州215121）

浅谈聚羧酸系减水剂在京沪高速铁路Ⅵ标段高性能混凝土中的应用

陈宝良

（中国交通建设股份有限公司京沪土建六标段项目部，浙江苏州215121）

京沪高速铁路Ⅵ标段主要为桥梁工程，采用高性能混凝土结构，设计寿命100年。本文主要介绍了聚羧酸系减水剂在该工程中的应用，重点探讨了原材料选择、生产过程质量控制、高性能混凝土配合比设计及聚羧酸系减水剂在高性能混凝土施工中应注意的问题，并指出高性能混凝土与普通混凝土的异同。

聚羧酸系减水剂；高性能混凝土；高速铁路；耐久性；施工质量控制

1 前言

京沪高速铁路Ⅵ标段，线路起点DK1148+522.48，终点DK1301+200，工程地点为常州东特大桥～上海虹桥站（不含虹桥枢纽委托代建工程），正线长度153.745km。本标段主要工程包括：丹阳至昆山特大桥（部分）和蕴藻浜特大桥2座桥梁，其中丹阳至昆山特大桥（总长163.787km）施工长度129.052km，蕴藻浜特大桥长23.301km，合计桥梁总长度152.42km，占正线长度的99%。桥梁工程混凝土结构为高性能混凝土，设计年限100年。

2 原材料及混凝土优化设计

2.1 原材料

2.1.1 砂

采用赣江中砂，其实测指标见表1、表2。

2.1.2 水泥

水泥选用C3A含量低、需水量少,质量稳定的苏州华新金猫牌P·O42.5水泥，其物理性能见表3、表4。

2.1.3 粉煤灰

粉煤灰（Fly ash）是电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末。经过磨细加工后粉煤灰颜色越浅，含碳量越低品质越好。粉煤灰选用苏州望亭电厂、太仓捷杰等经过磨细加工优质粉煤灰，其物理性能见表5。

2.1.4 磨细矿渣粉

江苏沙钢磨细矿渣粉，其物理性能见表6。

2.1.5 粗骨料

选用湖州石灰岩质碎石5～10mm、10～25mm、16～31.5mm三种级配，按照堆积密度最大，紧密空隙率最小的原则掺配成5～31.5mm连续级配，其实测指标见表7。

表1 砂性能指标

表2 砂级配

表3 水泥物理性能测试结果

2.1.6 外加剂

采用浙江五龙化工有限公司生产的聚羧酸系减水剂（Ww），掺量为胶凝材料用量的1.0%。其实测指标见表8。

2.2 混凝土配合比

2.2.1 C30钻孔桩基础混凝土

C30钻孔桩基础混凝土配合比及性能测试结果分别见表9～表11。

2.2.2 C40承台、墩身混凝土

C40承台、墩身混凝土配合比及性能测试结果分别见表12、13及14。

2.2.3 C50预制、现浇梁体混凝土

C50预制、现浇梁体混凝土配合比及性能测试结果分别见表15～表17。

表4 水泥其他物理性能

表5 粉煤灰物理性能检测结果

表6 矿渣物理性能检测结果

3 原材料的质量要求及影响

3.1 水泥

水泥细度300～350m2/kg，水泥越细强度越高,但会使混凝土的干缩性增大,导致混凝土容易产生裂缝,耐久性降低，因此要求水泥不宜太细。

3.2 细骨料

细骨料的细度模数低于2.6，配制混凝土时的需水量会增加,含泥量、泥块含量同样会加大用水量和外加剂用量，加大混凝土的干缩，降低混凝土的强度和耐久性。因此，细骨料含泥量小于2.0%,无泥块的洁净赣江砂。对于大于10mm的颗粒，必须经过筛分后使用，储料仓必须是合格砂。

表7 粗骨料性能指标

表8 减水剂性能指标

3.3 矿物掺合料对混凝土耐久性的影响

为了保证混凝土的耐久性，掺入30%～50%的粉煤灰、矿粉，掺入的粉煤灰、矿粉后不但可以改善混凝土的和易性、减少水泥用量及节约成本，而且有利于降低混凝土的早期自身收缩，减少混凝土裂缝的产生，提高了混凝土的耐久性。

表9 C30钻孔桩基础混凝土配合比

表10 C30钻孔桩基础新拌混凝土性能

表11 C30钻孔桩基础硬化混凝土性能

表12 C40承台、墩身混凝土配合比

表13 C40承台、墩身新拌混凝土性能

3.4 碎石的影响

桩基、承台、墩身的碎石选用5～10mm、 10～25mm、16～31.5mm三种级配，按一定比例掺配成5～31.5mm连续级配。施工时分级采购、分级运输、分级储藏、分级计量。针、片状颗粒含量、压碎指标值、含泥量较小、非碱—碳酸活性骨料碎石；母岩50mm立方体饱和水（水中浸泡48h）抗压强度大于100MPa。

预制梁、现浇梁使用5～10mm、 10～20mm按一定比例掺配成5～20mm连续级配碎石，指标必须满足《预应力混凝土预制箱梁暂行技术条件》（铁科基［2005］120）技术要求。施工过程严格控制石粉含量，筛洗经检测合格后方可进场。

表14 C40承台、墩身硬化混凝土性能

表15 C50预制、现浇梁体硬化混凝土性能

表16 C50预制、现浇梁体混凝土配合比

表17 C50预制、现浇梁体新拌混凝土性能

3.5 外加剂

聚羧酸系减水剂是铁路高性能混凝土的特征组分,活性矿物掺合料的使用,起到增密、增塑、减水的效果和火山灰效应，改善骨料的界面效应，提高混凝土性能。聚羧酸高效减水剂可以使混凝土的每方用水量减少在130～150kg之间。聚羧酸高效减水剂具有保坍性能好、适当引气的性能。加入适量引气剂,可在混凝土中形成数量众多的微小气孔,其孔径多小于200μm,效用如下：(1)分布均匀的微小封闭气孔可以阻断混凝土中连通的毛细孔通道，降低毛细水的渗透作用，并可吸收缓冲因冻融或化学腐蚀等原因所造成的混凝土内部膨胀压力。 (2)混凝土中引入的微小气泡还可以减少因盐冻引起的表面剥落，提高混凝土抗硫酸盐腐蚀的性能，降低混凝土的用水量和混凝土的水分散失，减少泌水，从而提高混凝土的匀质性和稳定性。 (3)降低水胶比，使浆体既密实又有合理分布的微孔结构，混凝土结构可以获得相当良好的抗冻性能，引入的微气泡彼此分离，不会形成连通的透水通道，故较难达到充水极限，同时对抗渗性也无影响；适当引气剂不但能提高抗冻能力，而且使抗蚀性获得一定的改善。

3.6 性能评定

鲍罗米公式在高性能混凝土的强度应用时，强度值会因为矿物掺合料的比例不同而变化，因此注意其离散性。由于矿物掺合料比例较大，我国现行铁路标准对除预应力混凝土、蒸汽养护混凝土、喷射混凝土三种以外的混凝土性能评定龄期均采用56d评定。因此，水胶比只能按照不同胶凝材料的配比具体试验确定，然后通过试拌予以调整。一些对普通混凝土影响不大的因素对聚羧酸系高性能混凝土的影响可能比较显著，应该通过一定数量的重复试验验证，以确保其稳定性。

4 质量控制

4.1 拌合过程控制

4.1.1 用水量控制

拌合混凝土时，开始过程中，按要求检测砂、石含水量，随时调整拌合物的加水量。

4.1.2 搅拌时间的控制

采用强制式混凝土搅拌机拌合，为了保证混凝土拌合物的匀质性，拌合时间为120～180s。严格按高性能混凝土的投料次序进行。

4.1.3 坍落度的控制

对每盘混凝土的坍落度、流动性目测观察，并按要求对坍落度、含气量、入模温度进行检测，发现问题及时调整。混凝土采用搅拌车运输时，混凝土装车前应排干净罐车内积水。

4.1.4 加强与施工班组的协调

采用泵送混凝土施工时，尽量减少停泵时间，如确需停泵，必须每隔5min左右泵送几下，确保泵管内混凝土不出现离析、堵管的异常。

4.2 振捣、养护及耐久性检测

4.2.1 混凝土振捣

施工中振捣棒要快插慢拔，使混凝土内部气泡排出，避免过振造成混凝土离析，影响混凝土外观质量。振捣时要遵循“垂直插捣，防止漏振、避免过振、快插慢拔”的振捣方法，振捣时间不应超过30s。漏振造成露骨，过振会造成混凝土表面出现“砂线”，影响外观质量。更重要的是将引入的微小气泡排除，降低混凝土耐久性。

4.2.2 根据实测胶凝材料碱含量、氯离子含量计算混凝土中的总碱含量和氯离子含量

见表18。

表18 混凝土中的总碱含量和氯离子含量

4.2.3 混凝土养护

结构物成型后立即覆盖，外界气温超过15℃时，应该向混凝土表面洒水养护，洒水的次数以保证混凝土表面时刻处于湿润状态为度，同时模板表面也应该洒水养护时间不应少于14d。在低温施工时应该加强表面保温，混凝土表面温度不得低于5℃。寒潮冲击情况下日降温幅度大于8℃，应加强表面保护，防止开裂。

混凝土内外温差大于15℃，建议采用热水养护，使混凝土的内外温差低于15℃，避免混凝土产生裂缝。

4.2.4 混凝土强度及耐久性检测

按要求对混凝土进行抽样，除试验室标准养护试件外，承台、墩身还应该留制与结构物的同条件养护试件2—5组，进行14d、28d、56d强度耐久性检验，混凝土拌合物进行含气量、入模温度以及0.5h、1h泌水率检验，确保混凝土入模温度在5—30℃。夏季施工过程中必须有足够的措施降低混凝土的温度。保证入模温度满足要求。