高性能混凝土在广珠铁路西江特大桥建设中的应用

2011-01-15王祖鹏

铁道建筑 2011年2期

关键词：技术指标性能指标减水剂

王祖鹏

(中铁二十二局集团哈尔滨铁路建设集团有限责任公司，哈尔滨 150080)

高性能混凝土在广珠铁路西江特大桥建设中的应用

王祖鹏

(中铁二十二局集团哈尔滨铁路建设集团有限责任公司，哈尔滨 150080)

介绍了广珠铁路西江特大桥高性能混凝土的配制方法，采用双掺技术和掺用聚羧酸高性能减水剂实现混凝土高性能化。介绍了高性能混凝土生产质量控制措施，指出在生产过程中严格控制混凝土质量，是高性能混凝土在广珠铁路中得到成功应用的关键因素。

高性能混凝土广珠铁路原材料质量控制

高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，以耐久性作为设计的主要指标，针对不同用途要求，对耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性重点予以保证［1］。

与普通混凝土相比，高性能混凝土具有一定的强度和高抗渗能力，但不一定具有高强度，中强度或低强度亦可。高性能混凝土具有良好的工作性，混凝土拌合物应具有较高的流动性，混凝土在成型过程中不分层、不离析，易充满模型;泵送混凝土、自密实混凝土还具有良好的可泵性、自密实性能。高性能混凝土的使用寿命长，对于一些特护工程的特殊部位，控制结构设计的往往不是混凝土的强度，而是耐久性。能够使混凝土结构安全可靠地工作50～100年以上，是高性能混凝土应用的主要目的。高性能混凝土具有较高的体积稳定性，即混凝土在硬化早期应具有较低的水化热，硬化后期具有较小的收缩变形。

高性能混凝土就是能更好地满足结构功能要求和施工工艺要求的混凝土，能最大限度地延长混凝土结构的使用年限，降低工程造价。

广珠铁路起点为广州江村，终点为珠海市的高栏港区，SG-3标段线路正线长度28.781 km，其中西江特大桥全长6 704.4 m，为全线最长的桥梁，技术含量高，被列为本标段的重难点工程项目。其水下桩基施工难度大，对混凝土性能要求高，对此在混凝土原材料、配合比设计和生产质量控制方面进行了大量的试验研究。

1 高性能混凝土原材料

水泥选用广州珠江水泥有限公司生产的P.O 42.5级普通硅酸盐水泥，技术指标见表1。粉煤灰选用台山国华电厂生产的Ⅱ级粉煤灰，技术指标见表2。矿粉选用珠海智海建材发展有限公司S95级矿粉，技术指标见表3。粗骨料选用鹤山三级配碎石，技术指标见表4。细骨料选用西江中砂，技术指标见表5。外加剂选用深圳迈地砼外加剂有限公司生产的PCA聚羧酸高性能减水剂，技术指标见表6。

表1 水泥技术指标

表2 粉煤灰技术指标%

表3 矿粉技术指标

表4 碎石技术指标%

表5 砂技术指标

表6 聚羧酸减水剂性能指标

2 混凝土配合比设计及其性能指标

水下桩基混凝土施工时，主要是靠混凝土自重及其自身的流动性能得以完成，因此在进行混凝土配合比设计过程中，除了考虑常规性能指标外还应保证新拌混凝土具有良好的和易性和流动性能，以满足施工要求。所设计的C40水下桩混凝土配合比、新拌混凝土性能指标和硬化混凝土性能指标分别如表7、表8和表9所示。

表7 C40水下桩混凝土配比

表8 C40水下桩新拌混凝土性能

表9 C40水下桩硬化混凝土性能

2.1 试验结果分析

与传统混凝土相比，高性能混凝土并非以单一的强度为指标，而是从整体的综合性能考虑，更侧重于其耐久性能和便于施工的性能。同时符合可持续发展战略，达到社会经济同资源环境实现良性循环［2］。大量添加粉煤灰和矿渣粉等矿物掺合料，不仅能节能利废，取得良好的经济效益，而且在很大程度上提高了混凝土的性能。“双掺法”是当今配制高性能混凝土的常用技术［3］。

1)形态效应。矿物掺合料颗粒直径小于水泥颗粒，而且呈圆球形，在混凝土中起到良好的润滑作用，提高了拌合物的流动性能。

2)活性效应。粉煤灰、矿粉都属于活性掺合料，含有大量的活性氧化硅、氧化铝，可以与水泥水化产物Ca(OH)2生成二次水化产物C—S—H和C—A—H凝胶，使水泥石结构变得更加密实，同时能改善混凝土中水泥浆体与骨料之间的界面结构，有利于提高混凝土后期力学性能和耐久性能［4］。掺合料自身水化反应十分缓慢，从表9可看出，当掺合料用量增加时，硬化混凝土的早期强度下降，但是随着掺合料的水化，后期强度增长幅度比较大，基本上能与水泥用量较大的混凝土持平。

3)微骨料效应。混凝土可视为连续级配的颗粒堆积体系，粗骨料之间的间隙由细骨料填充，细骨料的间隙由水泥颗粒填充，水泥间的间隙由更细的掺合料颗粒来填充，从而改善混凝土的孔结构，降低了孔隙率并减少了孔径的平均直径，增加混凝土的密实度，提高了混凝土的耐久性能。

2.2 生产质量控制

高性能混凝土生产并不需要特殊工艺，但是由于其水胶比比普通混凝土低，而且采用了减水率高的聚羧酸高性能减水剂，因此高性能混凝土比较敏感，这就对原材料和生产控制提出更高的要求。在整个生产过程中采用以下方法对混凝土质量进行控制:①混凝土配比设计过程中进行了大量的试验，掌握了许多数据，对当地材料有了充分的了解。②原材料进场时严格按要求检验，并且合理堆放，尽量排除外界因素的影响。③生产时严格按照施工配合比要求对原材料进行称量，称量允许偏差符合客专规定。④当原材料出现较大范围的波动时，应该在满足各项性能指标的前提下及时对混凝土配合比做出合理的调整，以保证满足施工要求。

通过上述方法，在混凝土生产过程未出现质量问题，取得了良好的效果。