客运专线预制箱梁高性能混凝土质量控制技术

摘要：为拉动内需，促进经济发展，应对世界金融危机，我国政府出台措施加快重大基础设施建设，其中铁路基建项目极其重要。施工单位要在高性能混凝土质量控制过程中，全面掌握技术要求和控制要点，关键是从原材料、配合比、耐久性、混凝土拌和、浇注养护、温度控制等方面全过程把好关。

关键词：客运专线；预制箱梁；高性能混凝土；质量控制

中图分类号：TU528.31文献标识码：A文章编号：

随着铁路客运专线建设大规模展开，预制箱梁大量使用于客运专线，其中哈大客运专线预制箱梁占线路总量的80％左右，已施工的京沪高速铁路预制粱预制箱梁占线路总量的85%左右。由此可见，以预制梁为主的桥梁在客运专线或高速铁路工程中的比例越来越大。预制箱梁混凝土施工质量好坏不仅影响桥梁质量，也对客运专线整体施工质量、进度等目标的实现起着重要的作用。

现结合哈大客运专线太子河梁场和张台子梁场施工实践，分析总结预制箱梁高性能混凝土质量控制方法。

1.高性能混凝土质量控制的基础在于混凝土配合比

哈大客运专线高性能混凝土预制箱梁设计使用年限为100年，混凝土设计级别为C50，所处环境为T2（碳化环境）和H2（化学环境）。混凝土配合比设计除满足强度、弹性模量的要求外，还需满足高性能混凝土抗碱骨料反应、抗氯离子侵蚀性、抗渗性、抗冻融、抗蚀性等耐久性性能要求。哈大客运专线采用的中铁工程设计咨询集团设计的混凝土预制简支箱梁。《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》要求整孔箱梁混凝土应在6 h内一次灌注完毕，混凝土配合比设计还必须满足可泵送性能和工作性能等要求。

1.1在混凝土配合比设计之初须严格把好原材料料源比选关

(1)首选选低碱含量，低氯离子原材料。通过比选后采用了P．042．5低碱水泥。

(2)选用无潜在碱活性的粗、细骨料。主要采用了碎石(5～20 mm)及中粗河砂。

(3)配合比设计中为了降低水泥水化热，减小混凝土自身收缩膨胀，减少胶凝材科甲水泥用量，必须加入外掺料。

(4)矿粉和I级粉煤灰双掺是理想的矿物掺和料组合。

(5)拌和水可采用饮用水，当采用其他来源的水时，需严格控制水的品质，限制氯离子、碱含量等指标。实际工程施工中采用饮用井水。

(6)外加剂采用新一代的聚羧酸高效减水剂，减水效果好，氯离子含量少，与萘系减水剂相比，引气及泌水效果更好，更有利于混凝土质量控制。结果选定中铁株桥公司生产的新型TQN高效减水剂(推荐掺量为1％，减水率为32％)。

1.2精确的混凝土配合比计算是控制好混凝土质量的理论环节

(1)预制箱梁C50混凝土试配强度的确定：根据《普通混凝土配合比设计规程》(JGJ55--2000)，混凝土的配制强度采用公式ƒcu,0=ƒcu,k+1.645σ进行计算确定。根据《混凝土结构工程质量验收规范》(GB5024--2002)的规定，or取值为5.5 MPa，则：ƒcu,0=59.0MPa。

(2)配合比各组分的确定：充分考虑含气量的控制，设计含气量为3.0％。配合比设计采用体积法，计算得出预制梁C50混凝土配合比，见表1。

表1预制梁C50混凝土配合比 kg／m3

经过混凝土拌和站试拌，混凝土工作性能、力学性能及耐久性指标见表2～表5。

表2混凝土工作性能

表3C50混凝土抗压强度

表4C50混凝土弹性模量

表5C50混凝土耐久性指标

经过试验室标准试验及实际操作，该混凝土配合比的混凝土工作性能、强度、静压弹性模量以及混凝土耐久性均满足设计要求。

2.原材料常规控制是混凝土质量控制的关键环节

严把进场材料质量关，混凝土原材料料源考察、检测、比选是原材料质量的预控措施之一，这可为全面控制混凝土质量打下坚实的基础。原材料的常规试验一般能够反映出原材料质量波动情况，做好常规试验，就可掌握原材料是否处于稳定状态，对保证预制箱梁混凝土质量非常重要。原材料进场时要求生产厂家提品合格证书、检验报告，进场后严格按照规定的批量和频率对购进的材料进行抽检试验，对不合格的材料坚决给予清退。

3.混凝土拌和质量是预制梁高性能混凝土质量控制的核心

3.1 控制混凝土拌和质量就是要控制好混凝土拌和站

(1)首先必须对混凝土拌和站计量用衡器具进行全面检定，哈大客运专线实行业主和监理单位共同对其拌和站进行检查验收，保证混凝土原材料计量精确。

混凝土拌和过程中，须严格控制用水量。

混凝土出机后，须不定时测试混凝土工作性能，且测试不少于1次。及时了解掌握环境变化对混凝土质量的影响。

3.2 混凝土施工控制主要在于加强混凝土振捣

哈大客运专线采用的32 m箱梁单孔混凝土最厚部位超过1 m，属于大体积混凝土施工，必须加强振捣引气，否则混凝土容易出现蜂窝麻面，不密实，混凝土整体质量下降等现象。哈大客运专线预制箱梁施工多采用插入式高频振捣棒振捣，控制难度加大。结合其他客运专线预制箱梁的施工经验，预制箱梁混凝土施工宜采用插入式高频振捣棒并在箱梁底板转角处辅以少量的附着式振捣器侧振，因振捣棒无法作用到藉梁底板转角处，建议此处均匀布置4～6台附着式振捣器，侧振时间不宜过长，应每次使用30s后辅以振捣棒振捣。振捣棒应垂直点振，不得平拉，振捣要做到多插多振，慢插快拔，并应防止过振、漏振。

4.预防混凝土裂纹是提高箱梁耐久性的重要环节

养护不当，混凝土将产生裂纹，会严重影响高性能混凝土耐久性能，故在养护阶段应该针对混凝土表面裂纹产生的原因加以预防。

(1)混凝土浇筑后处于塑性阶段，由于风吹或曝晒混凝土表面水分蒸发很快，易产生表面裂缝。为了防止裂纹产生，要求在混凝土灌注后，及时覆盖保湿。

(2)混凝土凝固过程中因收缩而产生裂缝。水泥的组分中含有一次游离氧化钙和二次游离氧化钙，其水化特点是：水化反应慢，持续时间长，混凝土形成后还在继续水化，体积不断膨胀，产生内应力。当内应力小于混凝土的抗裂强度时，会削弱其内部强度；当内应力大于混凝土抗裂强度时，就会使其出现裂缝，变得疏松，直至崩溃。

(3)由于温度变化，结构随着温度变化产生热胀冷缩变形，这种温度变化受到约束时，在混凝土内部产生应力，导致产生温度裂纹。混凝土温度裂纹的控制即是混凝土温差控制。

综合分析冬、夏两季混凝土温度控制的特点，总结出如下预防及控制措施。

A、混凝土质量应该重视混凝土凝结时间：一般夏季混凝土凝结时间要比标准试验提前0．5～1h，冬季混凝土凝结要推迟1～2 h，所以在实际控制中夏季预制箱梁混凝土灌注时间应严格控制在6 h内，在冬季时可以适当延长混凝土灌注时间，应控制在7～8h内，保证混凝土有足够的静停时间，不会因为局部水化不均而产生温度应力(此时的混凝土基本上无强度)，将导致混凝土出现裂纹甚至分层，严重影响混凝土质量。

B、冬夏两季箱梁混凝土温度增长时间不一致，实际反映是季节变化对混凝土凝结时间影响较大。此时可优化混凝土配合比，最好在冬夏两季设计使用专用配合比，以便控制混凝土的温度，防止裂纹，保证其耐久性。

C、在混凝土灌注完毕后3 d内应严格控制养护温度。保证混凝土具有一定的水化温度，以便混凝土能充分进行水化反应，混凝土强度才能得以保证。为了更好更有效地保证预制箱梁混凝土耐久性，兼顾箱梁的生产周期，应注意在冬季采取一定升温措施，夏季采用适当降温措施，最佳养护温度宜控制在20℃。

D、通过测试，哈大客运专线在辽宁省境内的自然养护预制箱梁混凝土芯部温度均满足《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》规定的混凝土各部位温差均不大于15℃、混凝土芯部温度亦不得大于65℃的要求。

通过采用上述预制箱梁混凝土的温度控制措施，再加上用一些具体办法来指导夏、冬两季箱梁混凝土施工，取得了较好的效果。

5.结语

客运专线预制箱梁高性能混凝土质量控制涉及混凝土配比、原材料、施工控制、养护等多方面的问题，各个方面环环相扣，互为影响，混凝土科学发展到现在还是以试验科学为主，只有牢固树立“百年大计、质量第一”的方针，从实际出发，尊重现实，不断进行探索、总结，积累经验，从而更好地解决预制箱梁高性能混凝土质量控制中的实际问题，提高客运专线预制箱梁成品质量。

参考文献：

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