高速铁路桥面防水层玻璃纤维混凝土配合比设计与优化

郭美卿

摘要：通过对玻璃纤维混凝土原材料技术指标研究、配合比试配、混凝土各项性能测试以及线外试验的施工，分析桥面防水混凝土各类缺陷的形成原因，提出对应改进措施，合理优化施工配合比，为京沈客专桥面防水玻璃纤维混凝土施工提供技术支持，同时对同类工程施工具有十分有益的借鉴作用。

Absrtact： By studying the technical index of raw materials of glass fiber reinforced concrete， matching test， concrete performance test and construction of off-line test， the causes of various defects of bridge deck waterproof concrete are analyzed， and the corresponding improvement measures and rational optimization of construction mix ratio are put forward to provide technical support for the construction of waterproofing glass fiber reinforced concrete on the special deck of Beijing-Shenyang， which provides a beneficial reference for the construction of similar projects.

關键词：玻璃纤维混凝土；原材料选择；配合比设计及优化

Key words： glass fiber reinforced concrete；selection of raw materials；design and optimization of mix ratio

中图分类号：TV431+.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）10-0126-02

0 引言

目前高速铁路客运专线桥面防水主要采用防水卷材加纤维混凝土保护层的复合型防水型式，但在已建成通车的个别线路特别是北方寒冷地区线路上，桥面防水保护层混凝土已出现不同程度的缺陷，已严重影响高速列车运营完全。新型防水保护层纤维混凝土配制方案遵循“低胶凝用量、低用水量、低坍落度、高含气量”的“三低一高”方案进行配合比设计，选择合适的原材料进行配合比设计，并通过线外工艺性试验进行验证，分析工艺性试验中各种缺陷的形成原因，对配合进行合理优化，为同类型工程提供借鉴作用。

1 概述

京沈铁路客运专线线路中心侧桥面防水施工，依次使用涂刷基层处理剂，在线路中心侧铺贴防水卷材，薄涂性聚氨酯涂料封边长100mm高80mm，聚氨酯防水涂料封边长100mm高80mm，最后纤维混泥土保护层浇筑。防护墙侧桥面防水施工，依次在挡渣墙（防护）墙内侧与桥面交角处设置3*3cm的倒角，涂刷基层处理剂，在防护墙侧铺贴防水卷材，用聚氨酯防水涂料封边长100mm高50mm，最后纤维混凝土保护层浇筑，无砟轨道防水体系示意图如图1所示。

2 玻璃纤维混凝土用原材料

玻璃纤维混凝土具有低收缩、高抗裂、高抗冻的效果，选用优质、稳定的原材料是保证混凝土工作性能的前提。

2.1 水泥 水泥宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其C3A含量、C3S含量、比表面积、混合材料掺量相对稳定。

2.2 细骨料 当细骨料的颗粒级配不满足要求时，也可采用不同细度模数的细骨料组成多级配细骨料使用，采用专用设备对细骨料进行洁净化处理时，必须采取措施防止细小颗粒流失。

2.3 粗骨料 粗骨料应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石。最大公称粒径不宜大于16mm。当骨料的针片状颗粒含量较高时，应采用专用设备对粗骨料进行整形，分级处理。骨料整形和级配优化处理后可降低空隙率5%～8%，混凝土在保持相同工作性的前提下，可减少胶凝材料用量30kg/m3左右。

2.4 外加剂 外加剂与胶凝材料之间应有良好的相容性，采用具有保坍、增稠、防离析、防泌水、质量稳定的高性能减水剂。

2.5 引气剂 引气剂应在搅拌现场单独添加，确保混凝土含气量稳定，引气剂不宜由外加剂厂混合在减水剂中使用。

2.6 纤维 采用锆含量不低于16%的高性能耐碱玻璃纤维代替聚丙烯腈纤维，高性能耐碱玻璃纤维需水量大大小于聚丙烯腈纤维，不会引起混凝土用水量的大幅增加和工作性的明显劣化，可有效提高混凝土抗冻性能。不同纤维对混凝土工作性影响见表1。

3 配合比设计

常用聚丙烯腈纤维混凝土主要特点是胶凝材料用量高、用水量大、坍落度大（160mm～200mm）、砂率大（40%以上）、含气量低、早期强度高，与此特点对应易产生的问题如：①胶凝材料用量高、用水量大→混凝土干燥收缩大→易开裂，胶凝材料用量与收缩率关系图见图2。②坍落度大→混凝土振捣易产生分层/离析/泌水→表层产生大量浮浆→日后易产生剥落。浮浆、离析示意图见图3。③早期强度高→混凝土早期的徐变能力弱，不利于早期收缩变形的释放，易于开裂。④含气量低→混凝土抗冻性差。

鉴于以上特点，新型防水保护层纤维混凝土配制方案遵循“低胶凝用量、低用水量、低坍落度、高含气量”的“三低一高”方案进行配合比设计，配合比及相关指标要求如下：

具体指标要求：胶材用量≤360kg/m3，坍落度≤140mm，初凝时间≥14h，玻璃纤维掺量≥2.8kg/m3，3天抗压强度≤20MPa，用水量≤140kg/m3，入模含气量4%～6%。经检测，“三低一高”混凝土的干燥收缩明显降低、抗冻性有显著提高。

按照室内试拌确定的配比参数和原材料要求，在拌和站进行了现场试拌，通过不断模拟现场运输距离和倒运方式进行配比调整，确定了纤维混凝土最终施工配合比（表3）。

4 结束语

新型防水保护层纤维混凝土配制方案遵循“低胶凝用量、低用水量、低坍落度、高含气量”的“三低一高”方案进行配合比设计，施工以斗送方式代替泵送方式，采用平板振捣器加强振捣成型，这对原材料的要求比普通混凝土要高，材料要专仓专用，单独存储。通过本次工艺性试验主要可以形成以下结论：①新型桥面防水纤维混凝土室内试验只能对配合比做初步验证，其工作性能适应性、稳定性必须要通过线外工艺性试验来调整确定。②新型桥面防水纤维混凝土中引气剂必须单独添加，掺量应根据现场实际含气量来确定。③根据施工现场实际情况，混凝土现场坍落度宜控制在50～90范围内。入模含气量保证在4%～6%范围内。④气温高于35℃时，应经加大混凝土的坍落度测定频率，及时调整减水剂配方，以满足施工所必须的坍落度要求。⑤混凝土振捣完成后，应及时修整、抹平混凝土裸露面并压光。抹面时严禁洒水，并应防止过度操作影响表层混凝土的质量。抹面完成立即覆盖，避免混凝土暴露。

通过本次试验掌握了新型防水保护层纤维混凝土配合比的设计、优化，可为今后同类型工程提供借鉴。

参考文献：

[1]京沈客专辽宁公司关于桥面防水层施工指导意见.【2017】75号.

[2]崔子丰，王伟.玻璃纤维和聚酯纤维混凝土力学性能的研究[J].工程建设与设计，2010（05）.

[3]秦绪祥，周新刚，杨海亮，刘津成.预拌混凝土原材料质量现状的统计分析[J].混凝土，2015（11）.