高速鐵路橋面防水層玻璃纖維混凝土配合比設計與優化

郭美卿

摘要：通過對玻璃纖維混凝土原材料技術指標研究、配合比試配、混凝土各項性能測試以及線外試驗的施工，分析橋面防水混凝土各類缺陷的形成原因，提出對應改進措施，合理優化施工配合比，為京沈客專橋面防水玻璃纖維混凝土施工提供技術支持，同時對同類工程施工具有十分有益的借鑒作用。

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.

關鍵詞：玻璃纖維混凝土；原材料選擇；配合比設計及優化

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

中圖分類號：TV431+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）10-0126-02

0 引言

目前高速鐵路客運專線橋面防水主要采用防水卷材加纖維混凝土保護層的復合型防水型式，但在已建成通車的個別線路特別是北方寒冷地區線路上，橋面防水保護層混凝土已出現不同程度的缺陷，已嚴重影響高速列車運營完全。新型防水保護層纖維混凝土配制方案遵循“低膠凝用量、低用水量、低坍落度、高含氣量”的“三低一高”方案進行配合比設計，選擇合適的原材料進行配合比設計，并通過線外工藝性試驗進行驗證，分析工藝性試驗中各種缺陷的形成原因，對配合進行合理優化，為同類型工程提供借鑒作用。

1 概述

京沈鐵路客運專線線路中心側橋面防水施工，依次使用涂刷基層處理劑，在線路中心側鋪貼防水卷材，薄涂性聚氨酯涂料封邊長100mm高80mm，聚氨酯防水涂料封邊長100mm高80mm，最后纖維混泥土保護層澆筑。防護墻側橋面防水施工，依次在擋渣墻（防護）墻內側與橋面交角處設置3*3cm的倒角，涂刷基層處理劑，在防護墻側鋪貼防水卷材，用聚氨酯防水涂料封邊長100mm高50mm，最后纖維混凝土保護層澆筑，無砟軌道防水體系示意圖如圖1所示。

2 玻璃纖維混凝土用原材料

玻璃纖維混凝土具有低收縮、高抗裂、高抗凍的效果，選用優質、穩定的原材料是保證混凝土工作性能的前提。

2.1 水泥 水泥宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，其C3A含量、C3S含量、比表面積、混合材料摻量相對穩定。

2.2 細骨料 當細骨料的顆粒級配不滿足要求時，也可采用不同細度模數的細骨料組成多級配細骨料使用，采用專用設備對細骨料進行潔凈化處理時，必須采取措施防止細小顆粒流失。

2.3 粗骨料 粗骨料應選用級配合理、粒形良好、質地均勻堅固、線脹系數小的潔凈碎石。最大公稱粒徑不宜大于16mm。當骨料的針片狀顆粒含量較高時，應采用專用設備對粗骨料進行整形，分級處理。骨料整形和級配優化處理后可降低空隙率5%～8%，混凝土在保持相同工作性的前提下，可減少膠凝材料用量30kg/m3左右。

2.4 外加劑 外加劑與膠凝材料之間應有良好的相容性，采用具有保坍、增稠、防離析、防泌水、質量穩定的高性能減水劑。

2.5 引氣劑 引氣劑應在攪拌現場單獨添加，確保混凝土含氣量穩定，引氣劑不宜由外加劑廠混合在減水劑中使用。

2.6 纖維 采用鋯含量不低于16%的高性能耐堿玻璃纖維代替聚丙烯腈纖維，高性能耐堿玻璃纖維需水量大大小于聚丙烯腈纖維，不會引起混凝土用水量的大幅增加和工作性的明顯劣化，可有效提高混凝土抗凍性能。不同纖維對混凝土工作性影響見表1。

3 配合比設計

常用聚丙烯腈纖維混凝土主要特點是膠凝材料用量高、用水量大、坍落度大（160mm～200mm）、砂率大（40%以上）、含氣量低、早期強度高，與此特點對應易產生的問題如：①膠凝材料用量高、用水量大→混凝土干燥收縮大→易開裂，膠凝材料用量與收縮率關系圖見圖2。②坍落度大→混凝土振搗易產生分層/離析/泌水→表層產生大量浮漿→日后易產生剝落。浮漿、離析示意圖見圖3。③早期強度高→混凝土早期的徐變能力弱，不利于早期收縮變形的釋放，易于開裂。④含氣量低→混凝土抗凍性差。

鑒于以上特點，新型防水保護層纖維混凝土配制方案遵循“低膠凝用量、低用水量、低坍落度、高含氣量”的“三低一高”方案進行配合比設計，配合比及相關指標要求如下：

具體指標要求：膠材用量≤360kg/m3，坍落度≤140mm，初凝時間≥14h，玻璃纖維摻量≥2.8kg/m3，3天抗壓強度≤20MPa，用水量≤140kg/m3，入模含氣量4%～6%。經檢測，“三低一高”混凝土的干燥收縮明顯降低、抗凍性有顯著提高。

按照室內試拌確定的配比參數和原材料要求，在拌和站進行了現場試拌，通過不斷模擬現場運輸距離和倒運方式進行配比調整，確定了纖維混凝土最終施工配合比（表3）。

4 結束語

新型防水保護層纖維混凝土配制方案遵循“低膠凝用量、低用水量、低坍落度、高含氣量”的“三低一高”方案進行配合比設計，施工以斗送方式代替泵送方式，采用平板振搗器加強振搗成型，這對原材料的要求比普通混凝土要高，材料要專倉專用，單獨存儲。通過本次工藝性試驗主要可以形成以下結論：①新型橋面防水纖維混凝土室內試驗只能對配合比做初步驗證，其工作性能適應性、穩定性必須要通過線外工藝性試驗來調整確定。②新型橋面防水纖維混凝土中引氣劑必須單獨添加，摻量應根據現場實際含氣量來確定。③根據施工現場實際情況，混凝土現場坍落度宜控制在50～90范圍內。入模含氣量保證在4%～6%范圍內。④氣溫高于35℃時，應經加大混凝土的坍落度測定頻率，及時調整減水劑配方，以滿足施工所必須的坍落度要求。⑤混凝土振搗完成后，應及時修整、抹平混凝土裸露面并壓光。抹面時嚴禁灑水，并應防止過度操作影響表層混凝土的質量。抹面完成立即覆蓋，避免混凝土暴露。

通過本次試驗掌握了新型防水保護層纖維混凝土配合比的設計、優化，可為今后同類型工程提供借鑒。

參考文獻：

[1]京沈客專遼寧公司關于橋面防水層施工指導意見.【2017】75號.

[2]崔子豐，王偉.玻璃纖維和聚酯纖維混凝土力學性能的研究[J].工程建設與設計，2010（05）.

[3]秦緒祥，周新剛，楊海亮，劉津成.預拌混凝土原材料質量現狀的統計分析[J].混凝土，2015（11）.