无砟轨道工程高性能混凝土施工技术分析

2021-03-05刘友儒

黑龙江交通科技 2021年2期

刘友儒

(广东省交通运输技师学院，广东广州 510000)

1 高性能混凝土的特点

高性能混凝土的配制采用了最新的技术，与普通混凝土相比性能大幅度提高，体现出更强的耐久性、适用性，在应用中体现出抗渗性，还具有稳定的强度。高性能混凝土体现出很好的和易性。混凝土的工作流动性好，在成型中不会发生断层、离析，易于成型；在泵送与灌注中可以保证泵送效果与自密实效果。混凝土初凝期间水化热较低，凝结后收缩变形小，体积稳定率较高。混凝土还具有高含气量、低胶材、低用水量、低坍落度的特点。外加剂通过双掺可以提高引气剂用量；低坍落度有利于提升混凝土的强度，保证抗裂性能。高性能混凝土不需要振捣就可以自动填充到模板的角落，可以消除漏振、过振引发的缺陷，保证了耐久性不足。应用存在抗冻要求的引气混凝土，可以消除混凝土在振捣中含气量损失过大对抗冻性造成的影响。混凝土的硬化体性能可以保证抵抗外部的侵蚀，体现出更好的抗裂效果。

2 高性能混凝土的影响因素

2.1 温度效应

针对高性能混凝土，在施工中结合温度效应加以控制。温升影响因素包括浇筑工艺、水化热的发生量、碱骨料的影响等。施工工艺还会影响到散热速率，温度效应还与浇筑的环境条件有关，最有代表性的是浇筑温度、水化热、混散热速率。在无砟轨道工程的施工中，高性能混凝土胶凝强度高于400 kg/m3。通常工程规模大，施工会持续较长的时间。高性能混凝土凝结后散热速度较慢。在持续施工中，会集中浇筑，混凝土结构内部由于水化放热反应强烈，热量会集中产生，会发生聚集，不能有效排出，因此温升快。在浇筑初始阶段，混凝土发生初凝时本体的强度不足，弹性模量也较小，在温度下降时会发生收缩，变形过程中如果缺少外部约束力，在水化热作用下会有温升，导致变形的发生。混凝土在龄期凝固中强度与弹性模量会增加，会发生收缩变形。

2.2 混凝土的塑性收缩及干缩

高性能混凝土在浇筑时存在塑性收缩。混凝土在完成浇筑后会发生特别集中的水化反应，这一时期，混凝土结构中的分子链处于快速形成中，在泌水中蒸发量增大，会发生失水收缩，因此塑性变形产生。研究表明，高性能混凝土的塑性收缩量会大于1%。骨料在下沉的过程中，如果钢筋不能发挥阻挡作用，顺着钢筋的长度方向会产生纵同裂缝。混凝土发生硬化的过程中，表层水分蒸发中会持续减少，湿度降低，体积会同时缩小，发生干缩现象。高性能混凝土由于体量大，表层水分与内部水分损失速度有所不同，表面收缩量如果大于内部，收缩不均匀时会引发收缩变形。但是内部存在约束作用，在载荷的持续作用下，如果外部拉力超过了本体的抗拉强度，会产生收缩裂缝。

2.3 水泥细度的影响

不同牌号水泥的物理性能也有所不同。比如颗粒度会存在差异，比表面积会不一样。比表面积地凝结效果会产生影响。针对高性能混凝土在施工中的应用，颗粒度若过细，在早期凝固阶段水化热会中剧烈，受温度的影响会产生裂缝，影响到混凝土结构的强度。有研究表明，颗粒度愈细，干燥期间发生变形就会越大，更易发生开裂问题。在施工材料的选择中，要合理选择水泥的颗粒度，在保证凝固效果的同时，还要考虑到强度。

3 无砟轨道工程高性能混凝土的使用要点

3.1 混凝土的配比要求

无砟轨道工程要求混凝土拌合物具有较高的性能，具体内容要考虑到:混凝土要保证和易性与流动性，还要保证小的收缩率。用于拌合混凝土的水泥强度等级要大于42.5。砂石的粒度要符合相关的标准。细骨料的级配要合理。粗骨料要采用坚硬、空隙率比小的石料。应用于高性能的混凝土，要对骨料降温，拌和混凝土可以使用低温水，以防止开裂。

3.2 浇筑和养护

对于铁路无砟轨道施工，针对浇筑、养护施工要采用综合性能优越的设备，这样可以保证混凝土施工的效率、质量。如在隧道施工，采用新型铺轨小吊可以保证混凝土的运送效率，从节省时间角度可以保证混凝土的性能，还可以保证施工进度。无砟轨道工程的养护可以采用性能突出的喷淋养护设施，以合理控制养护水分，养护龄期养护与温度控制可以保证效果。无砟轨道工程施工中保证了混凝土的强度与耐久性，可以消除由于施工引发的和易性变化、后期强度不足等缺陷。

3.3 温度控制

环境温度会对混凝土的结构与施工质量产生影响。施工中对于温度没有加以控制，或者控制效果不好，混凝土结构受到内外部温差的影响，易产生裂缝，严重时会有变形发生。混凝土结构物本体的强度受到影响。在混凝土施工中，在施工中要分析混凝土的类型，以确定温度控制方法，还要结合施工区域的环境条件，以发挥高性能混凝土的优势。比如浇筑中，对于入模温度的控制要低于30 ℃，在冬季入模温度要高于5 ℃。在养护期间，要保证混凝土的芯部温度低于60 ℃。混凝土的芯部与表面的温差要低于20 ℃。混凝土表面与环境的温差要低于15 ℃。混凝土结构表面与养护用水的温差不能高于10 ℃。在轨道工程中，为了保证混凝土结构的性能，不同工序的温度要严格测量，要有把控措施。

3.4 材料与配制

无砟轨道工程中，施工中除了要考虑到混凝土的成分配置对施工质量产生的影响。在施工中，材料质量若有缺少，不能达到铁路工程的设计要求，或工艺有缺陷等，难以保证混凝土的性能。此外，混凝土在配置时，没有依据标准，只是根据自身的经验，会导致混凝土的性能不能达到无砟轨道工程的要求，影响工程的质量。

4 无砟轨道工程高性能混凝土施工控制措施

4.1 混凝土的搅拌

在无砟轨道工程中，要保证高性能混凝土的使用，保证混凝土的充分搅拌。在搅拌操作中，要依据相关的标准。各类原料的投放顺序要依据规定，搅拌时间要保证足够，还要针对无砟轨道工程的施工特点。施工中要控制水灰比；拌和时要考虑到物料的坍落度，防止由于坍落度对混凝土质量造成的不利影响。使用添加剂时，加入量要保证准确。各类材料要充分融合，以保证混凝土结构不同部位的强度均匀。

4.2 温度控制的有效控制

在针对高性能混凝土的使用，关键点是温度的合理控制。施工准备阶段，技术方案要结合高性能混凝土的特点、气候特点分析存在的不可预测因素，结合无砟轨道工程的特点明确温控方案，施工中的分层要保证长度、宽度的合理，还要保证厚度的科学性，针对不同的浇筑层，要保证前后工序搭接长度与间隔时间的科学合理；浇筑时还要结合气候条件，对原料进行升温或降温处理，以保证施工效果。如拌合可用水冷却降低浇筑温度。在气温较高的天气施工，要单次浇筑厚度要适当减少，还可采用分层浇筑的方式保证散热效果，通水管也以降温。施工中温度到最高值的时间要尽可能延长，降温梯度要科学。某铁路工程的降温曲线如图1所示。在浇筑时采用分层、分块的方式，控制了入模温度，控制了施工冷缝；浇筑后，表面水泥浆要保湿，避免龟裂。

图1 混凝土的温降曲线

4.3 混凝土的浇筑与捣注

浇筑可依据平面分条的方式，还要对厚度加以控制，以保证浇筑初期混凝土的散热效果，下料可以借助溜槽来辅助。下料操作要保证振捣的充分有效，上层混凝土浇筑时间要发生下层混凝土初凝阶段，以防产生冷缝。高性能混凝土的使用要保证效果，振捣也关键工序，要防止发生过振或漏振。要具体的操作中，保证振捣充分均匀。振捣操作后要紧跟着开始布料。振捣棒插入点要保证分布合理，力求均匀。振点间距要小于振捣棒有效作用范围以内。针对模板边缘的振捣，要注重保证充分振捣，彻底赶尽边缘残余的气泡。在初凝前，二次振捣要保证混凝土的密实度，防止内部存在细微裂缝。

4.4 混凝土施工后的养护与验收

施工后，后期的养护也是消除缺陷的关键工序。在初凝时，要保证表面的湿润，可覆盖薄膜，薄膜下布水管，以保证混凝土表面长久保湿。为了保证养护效果，要考虑到避免水分的过快流失，可以在浇筑带砌挡水线，采用蓄水的方式来保证养护效果。混凝土养护的还要结合内外部存在的温差，以避免发生开裂。在轨道工程中，应用高性能混凝土虽然有多方面的优势，但是养护中的保湿与保温存在不利条件，要采取有利条件保证施工效果。如夏季用蓄水的方式，冬季用覆盖表层的方式。针对高性能混凝土的验收要针对外观尺寸，还要针对内部的质量。检查外观质量能初步判断内部质量。外观检查包括表面是否光滑，有无裂缝、露筋、蜂窝等缺陷。针对缺陷要有可靠的加固措施。针对尺寸检查要借助测量，依据设计图纸检查外形是否相符。

4.5 高性能混凝土的防裂

高性能混凝土的防裂是关键。混凝土的结构设计要保证合理，受力均匀，避免应力集中，还要消除水化热的不利影响。如挖空非关键部位，土方重压不仅可以减少混凝土使用量，还可以防止应力集中。膨胀剂的使用可以预防结构内部过大拉应力的影响。针对温度应力，要保证边界结构的合理设计，以防止产生裂缝。在高性能混凝土的施工中，配筋也是关键。配筋要结合高性能混凝土的强度。此外，应用扩张网可提升混凝土结构的抗裂效果，防止产生结构裂缝。还可借助防裂纤维。防裂纤维的分散性较好，含水效果好，还具有较好的抗拉强度，可以保证拉附效果，抗裂防渗作用突出。