高速铁路耐久性混凝土的配制与施工

摘 要：本文笔者通过对高速铁路耐久性混凝土的配置与施工的研究，结合实际高铁对于混凝土的耐久性要求，从混凝土的配置材料着手，分析施工中的各项要求。对于耐久性混凝土的配置与施工问题加以总结，并从实际出发对于各问题提出解决的办法。

关键词：高速铁路；耐久性混凝土；配置；施工

耐久性混凝土在配置上的特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的掺合料（矿物细掺料）和高效外加剂。综合各国对耐久性混凝土的要求，可以认为，耐久性混凝土具有高抗渗性（高耐久性的关键性能）；高体积稳定性（低干缩、低徐变、低温度变形和高弹性模量）；适当的高抗压强度；良好的施工性（高流动性、高粘聚性、自密实性）。

一、耐久性混凝土国内外现状与展望

1. 耐久性混凝土的涵义

混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力称为耐久性。混凝土的耐久性是指混凝土在实际使用条件下抵抗各种破坏因素的作用，长期保持强度和外观完整性的能力。混凝土耐久性是指结构在规定的使用年限内，在各种环境条件作用下，不需要额外的费用加固处理而保持其安全性、正常使用和可接受的外观能力。

2. 国内外对耐久性混凝土的认识及应用

美国的工程技术人员认为：耐久性混凝土是一种易于浇注、捣实、不离析，能长期保持高强、韧性与体积稳定性，在严酷环境下使用寿命长的混凝土。加拿大的工程技术人员认为，耐久性混凝土是一种具有高弹性模量、高密度、低渗透性和高抗腐蚀能力的混凝土。HPC工作性能好，耐久性好，所以其成本与同级高强混凝土相比，直接节约32―58.8元/每平方米。这个概念就是说按1000万平方米/年，HPC节约材料费40元/每平方米，仅节约材料就达4亿元/年。因此耐久性混凝土的优越性与经济，使其用途不断扩大，在不少工程中得以推广应用。

二、耐久性混凝土的配制

1.耐久性混凝土原材料选择及品质鉴定

（1）水泥

水泥作为混凝土的最重要的材料，其对于整个耐久性混凝土性质的影响是十分巨大的。在选择水泥的时候，一定要选用硅酸盐水泥或普硅酸盐水泥。而且细度控制在10%以内，碱含量小于0.6%，氯离子含量小于0.1%。对于水泥的时间也有硬性要求，最大存放时间不宜超过3天。

（2）矿物掺和料

矿物掺合料对混凝土有致密、和填充的作用，既能提升混凝土的稳定性，又能使得混凝土耐久性更好。但对于掺合料的指标有很严格的要求：粉煤灰的细度≤20%，烧矢量≤5%，含水量≤0%，氯离子含量≤0.02%。

（3）外加剂

高速铁路耐久性混凝土外加剂宜采用聚羧酸系列产品。对于其主要技术指标主要包括：减水率不应低于20%，硫酸钠含量小于10%，碱含量不得超过10%，硫酸钠含量小于10%，外加剂中的氯离子含量不得大于0.2%，含气量不小于3%。

（4）骨料

骨料是耐久性混凝土的主要支撑材料，对于骨料按要求可以分为粗骨料和细骨料。选用骨料要根据混凝土的性能要求，进行选择，其中要注意的就是骨料的级配要求。

2. 耐久性混凝土配合比要求

混凝土中掺加适量的粉煤灰、磨细矿渣粉或硅灰等矿物掺合料，可以降低水化热，提高混凝土的耐久性能。但掺加时要注意胶凝材料的量不能超过总量的20%，如果超过了会导致耐久性混凝土各种性能的丧失。对混凝土中总碱含量的控制，应符合规定。混凝土中的氯离子总含量，对钢筋混凝土不应超过胶凝材料总质量的0.10% ；对预应力混凝土不应超过0.06% 。对耐久性有较高要求的混凝土结构，试配时应进行混凝土和胶凝材料抗裂性能的对比试验，并从中优选抗裂性能良好的混凝土原材料和配合比。混凝土中宜适量掺加外加剂，但宜选用质量可靠、稳定的多功能复合外加剂。冻融环境下的混凝土宜采用引气混凝土。混凝土力学性能及耐久性指标，应符合《铁路混凝土结构耐久性设计规范》TB10005-2010，《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB 10424-2010的规定。引气混凝土的适宜含气量和气泡间距系数应符合规定。混凝土的塌落度宜根据施工工艺的要求确定，条件允许时宜选用低塌落度的混凝土施工。

三、耐久性混凝土施工

1. 模板

模板作为混凝土成型的模具，其重要程度是不言而喻的。好的模板对于混凝土的成型，和成型后的物力性质都有一定影响。选择模板时，要选择平整光滑的钢模板。对于模板的设置方式和数量，要根据模板的本身的支撑力和混凝土的初凝时间进行综合考虑。

2. 混凝土施工配料拌合

混凝土在配料拌合前要先计算每种配料的比例，并计算出误差范围内的配料比例要求。在拌合前进行配料比例的对照，然后在规定最短时间内进行均匀拌合。

3. 混凝土的灌筑与捣固

在混凝土灌注前，要注意灌筑点和搅拌站的位置，尽量缩短两者的距离。避免长时间混凝土运输，导致坍落度增大。对于混凝土灌筑布料的使用要尽量分部均匀，对于不平整的布料要先平整后再进行灌筑。混凝土的捣固要运用插入式振捣器。

工作时振动头1插入混凝土内部，将其振动波直接传给混凝土。在振捣的时候要注意振捣的频率，不能振捣过快。对于振捣结束的混凝土，要进行插边处理，尽快使混凝土中的气泡排出。

4. 混凝土质量控制和检查

混凝土的质量控制要遵从《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB 10752-2010，《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB 10424-2010，《铁路混凝土》TB/T 3275-2011。对于混凝土的检测标准要严格遵从《混凝土质量控制标准》为国家标准，编号为GB 50164-2011，自2012年5月1日起实施。其中，第6.1.2条为强制性条文，必须严格执行。

四、混凝土施工可能出现问题的现象、原因及注意避免

混凝土施工可能出现的问题主要是混凝土拌合物泌水、逊强、混凝土拆模时发现表面脱皮、混凝土拆模时表面出现砂面或水印等。泌水是新拌混凝土工作性一个重要方面。混凝土在运输、振捣、泵送的过程中出现粗骨料下沉，水分上浮的现象称为混凝土泌水。通常，描述混凝土泌水特性的指标有泌水量（即混凝土拌和物单位面积的平均泌水量）和泌水率（即泌水量对混凝土拌和物含水量之比）。混凝土泌水的原因主要是：混凝土水灰比、水泥、骨料、 减水剂、含气量对泌水的影响和施工影响。泌水使混凝土表面的水灰比增大，并出现浮浆，即上浮的水中带有大量的水泥颗粒，在混凝土表面形成返浆层，硬化后强度很低，同时混凝土的耐磨性下降。这对铁路路基等有耐磨要求的混凝土是十分有害的。混凝土内部发生泌水，会导致整体性能的下降，甚至会导致混凝土局部凝固后变形，对于整体混凝土结构产生很大的影响。

结束语：高速铁路作为我国新型的快速运输方式，对每个人的生活都有很大影响。对于高铁的建设，最根本的要求就是耐久性和安全性。混凝土的作为高速铁路建设中最重要组成，其作用是毋庸置疑的。只有保证耐久性混凝土的应用符合耐久性要求标准，才能从根本上解决高速铁路耐久性和安全性的要求。

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