浅谈铁路工程高性能混凝土质量控制

陶卫杰

摘 要：随着我国铁路科技的快速发展，高性能混凝土的广泛应用，应对工艺的改变、原材料的不断变化，本文从原材料、配合比设计、施工控制三个方面分析影响混凝土质量的主要因素，阐明加强过程质量控制才是保证混凝土质量安全的关键。

关键词：铁路工程；高性能混凝土；质量控制

1 高性能混凝土简介

高性能混凝土（High Performance Concrete，简称HPC）以耐久性为首要设计指标，具有高耐久性、高工作性、高强度和高体积稳定性等许多优良特性，这种混凝土有可能为基础设施工程提供100年以上的使用寿命，已被广泛采用。

2 高性能混凝土在铁路工程中的应用

（一）应用的必要性

除了基本特征外，在环境保护方面，高性能混凝土更多的使用工业废渣等材料的再生利用，高强和高耐久性能都意味着节约资源，对环境的污染更小。铁路工程对混凝土的要求也正是这些关键指标，可以说两者是最佳结合。

（二）存在的问题

高性能混凝土在高铁施工中取得了相当不错的效果，也存在着影响混凝土质量的因素，有客观原因，也有人为因素。

3 高性能混凝土的质量与施工控制

（一）高性能混凝土的质量控制[1]

1.原材料质量控制[2]

（1）水泥：水泥的性能直接影响混凝土的质量，应选择安定性好、质量稳定且与外加剂适应性好的水泥。宜采用强度等级不低于42.5级的低碱普通硅酸盐水泥，化学指标应满足表2要求。

（2）细骨料：宜选用级配良好、含泥量低的的天然河砂，细度模数控制在2.3～3.0之间。级配与细度模数良好、含泥量低的砂在拌制混凝土时能更好的填充骨料间的空隙，使混凝土的流动性和密实性更好，从而能有效的降低胶材的用量达到节约成本的目的。

（3）粗骨料：应选用强度高、级配良好、含泥量低的连续级配碎石，粒径以10mm～20mm、针片状含量低为佳。这是因为，针片状含量低、较小粒径的粗骨料，其内部产生空隙缺陷的几率减小，与砂浆的粘结面积增大，界面受力较均匀，线膨胀系数减小，从而提高混凝土的体积稳定性。粗骨料有一个因素容易被轻视，现在大多数石场为降低成本提高产量，其生产的碎石粒型扁平、针片状较多，用这样的骨料拌制的混凝土工作性很差，为了提高工作性就需要对砂浆、拌合水或外加剂等的用量等进行调整，但即使这样也不一定能改善混凝土的工作性能，反而是增加了成本造成浪费，并且给施工技术人员加大了工作难度，最终混凝土易出现孔洞、漏筋、强度和耐久性降低等严重质量缺陷，须提高足够的重视，加强控制。

细骨料和粗骨料的共同问题：如果含泥量大，会造成用水量增加，导致混凝土工作性能或强度降低而引发的一系列问题，应加强控制。

（4）活性细掺合料：是高性能混凝土必用的组成材料，常用掺合料有粉煤灰、矿粉、硅粉等，其主要指标均需达到以下相应表中标准要求。

1粉煤灰宜用质量稳定的优质粉煤灰。

2矿粉宜选用不低于S95级质量稳定的矿粉。混凝土中掺入矿粉，可以减少水化热，防止水化热集中释放，降低、延缓温峰出现的时间[3]，有利于避免或减少混凝土的温差裂缝，非常适用于大体积混凝土。

3硅粉的 SiO2含量大于90%，平均粒径约0.1μm，比表面积>20000㎡/kg，借助大剂量高效减水剂和强力搅拌作用，可以填充到水泥或其他掺合料的间隙中去，并且具有很高的活性，在各种掺合料中对混凝土的增强作用最为显著[4]，是制备超高强混凝土最通用的超细活性掺合料。

（5）减水剂：首先应与所用水泥有良好的适应性，其次掺量应经过试验确定。减水剂质量需稳定，做到进场检验合格后方可使用。

含气量的要求是铁路客专高性能混凝土与普通混凝土的重要区别之一，适量的引气，不仅能改善抗冻性，同时可以减轻混凝土的泌水性，但含气量过高又会影响混凝土容重，造成混凝土方量出现偏差。因此，客运专线规定含气量应控制在2%～4%，并且作为施工质量控制的必检项目之一。

2.配合比设计质量控制要点

（1）高性能混凝土因要求高，自配合比设计开始就应加强质量控制。配合比应根据原材料品质、设计要求，通过计算、试拌、调整等步骤确定。

（2）高性能配合比在设计思路[5]上与以往不同，以往只是按混凝土的强度等级要求计算水灰比，而现在需要按耐久性的要求，根据环境作用等级确定抗冻及电通量指标，由此来选择水胶比、控制胶材用量及掺和料的比例。

（3）一般情况下，矿物掺和料掺量不宜小于胶凝材料总量的20%，当大于30%时，混凝土的水胶比不得大于0.45。具体掺量应通过试验确定。

（二）高性能混凝土的施工控制

1.搅拌控制

（1）严格按照施工配合比进行计量，称量误差应满足规定（按重量计）：胶凝材料±1%、骨料±2%、外加剂±1%、拌合水±1%，这是保证混凝土质量的基础。

（2）混凝土的搅拌时间不宜少于2min，也不宜超过3min。

（3）在炎热或寒冷季节搅拌混凝土时，必须采取有效措施控制原材料的温度，以保证混凝土的出机和入模温度满足要求。

2.运输控制

混凝土在运输过程中应采取隔热、保温措施防止局部混凝土温度升高或受冻。

3.浇注控制

（1）混凝土入模前，按规定取样进行混凝土的温度、坍落度、含气量等的测定。

（2）使用输送泵进行浇注应考虑环境温度的变化，需采取措施对输送管道进行保温、隔热处理，预防在浇筑过程中断时混凝土在管道内停留时间延长使性能发生变化影响施工。

（3）夏季控制混凝土入模温度宜在5～30℃，模板温度在5～35℃，尽量安排在傍晚时间生产以避开炎热的白天。

（4）进行冬季施工时，原材料应采取保温加热措施，混凝土搅拌前应进行热工计算，以确保混凝土最低入模温度不低于5℃。

4.养护控制

混凝土在浇注完毕后采用带模养护为主，洒水养护为辅，使混凝土表面保持湿润。养护时间不得少于14d。冬季尤其应加强混凝土的养护，防止因温差引起混凝土出现裂缝。

5.质量检验

按规范要求对拌合物性能进行检测，保证混凝土正常施工；按要求制作混凝土强度试件及养护，强度达到要求方可进行下道施工工序。

4 结语

随着铁路基础建设的不断增强，高性能混凝土的研究与发展得到更进一步的提高，其技术已经比较成熟，但仍然有很多影响混凝土质量的问题出现，这就要求我们必须在实际施工中加强控制，从每一个环节分析原因找出并解决，只有控制住混凝土的质量才能建设合格的铁路工程。

参考文献

[1] 中华人民共和国铁道部. 科技基[2005]101号 客运专线高性能混凝土暂行技术条件[S]. 北京： 中国铁道出版社， 2005.

[2] 中华人民共和国铁道部. TB 10424-2010 铁路混凝土工程施工质量验收标准[S]. 北京： 中国铁道出版社， 2011.

[3] 董梁. 矿物掺合料在高性能混凝土中的应用. 铁道科学与工程学报[J]， 2010，07（02） ： 58-60.

[4] 杨坪，彭振斌. 硅粉在混凝土中的应用探讨. 混凝土[J]，2002，（01）：11-13

[5] 万超，曾志兴. 基于耐久性的高性能混凝土配合比设计方法. 建筑科学[J].2009，25（05） ： 77-80.