高性能混凝土在高速鐵路施工中的應用分析

李志兵

中鐵十一局集團第四工程有限公司 湖北 武漢 430073

由于在2001年，我國青藏高速鐵路在施工中，采用高性能混凝土，提高了施工質量的同時，也為我國西部開發(fā)奠定了良好的基礎，從而也使得高性能混凝土在高速鐵路項目工程中得到了廣泛的應用。高性能混凝土主要具備著特殊性質，能夠在外界因素的影響下，改變自身的性能。因此，在需要在施工中，針對施工項目以及施工環(huán)境，合理的設計混凝土配比方案，才能夠使高性能混凝土在實踐中應用中，發(fā)揮出其主要的特性，從而滿足工程施工。

1 高性能混凝土在高速鐵路中的施工要求

高速鐵路施工對混凝土使用年限、抗凍性、抗裂性、抗?jié)B性等方面有著較高的要求，高性能混凝土能滿足各種環(huán)境下的施工要求，因而在施工中備受青睞。

1.1 使用年限

一般在鐵路工程中，對混凝土設計使用年限劃分了三個等級，并針對等級分析混凝土的使用年限。第一等級的混凝土，使用年限為30年，第二等級的混凝土，使用年限為60年，第三等級的混凝土，使用年限為100年。因此，在對混凝土進行配比時，必須針對高速鐵路應實際的施工項目情況，設計混凝土等級，確保混凝土的使用年限能夠達到高速鐵路的施工要求。

1.2 抗凍性

在高速鐵路工程施工中，需要針對冬天的溫度，對施工地區(qū)進行劃分，分別為嚴寒地區(qū)、寒冷地區(qū)和微冷地區(qū)，根據(jù)三個不同地區(qū)的最低氣溫，計算出平均值，溫度為-8℃。混凝土的凍融破壞現(xiàn)象會影響高速鐵路構造物的結構安全和使用年限，因此高速鐵路混凝土要具有一定的抗凍性，來適應不同區(qū)域的高鐵建設。

1.3 抗裂性

在高速鐵路混凝土產生裂縫的原因主要有干縮裂縫、溫度裂縫，應力裂縫。為了防止裂紋的產生，要求混凝土水化熱小，抗壓、抗拉強度高。高性能混凝土相對于普通混凝土而言，在初凝過程中散發(fā)的水化熱相對較小，能有效減少干縮裂縫的產生，而且抗壓、抗拉強度較高，因此所具備的抗裂性相對較高。

1.4 工期要求

高性能混凝土在高速鐵路施工的應用中。需要對施工現(xiàn)場環(huán)境進行勘測，結合施工環(huán)境以及當?shù)貧鉁兀槍κ┕さ木唧w需求以及施工進度，從而對高性能混凝土進行科學合理的設計和管理，滿足施工工期要求。

1.5 抗?jié)B性

高速鐵路修建隧道、跨江河橋梁時，對混凝土的抗?jié)B等級有較高要求，因而需要使用抗?jié)B性較好的高性能混凝土。通常情況下，高性能混凝土中都會添加硅粉以及高效減水劑，這樣做的目的在于提升混凝土內部的密度，進而提升混凝土的抗?jié)B性能。隨著抗?jié)B性能的提升，高性能混凝土的強度也會隨之提升，相應的混凝土的使用壽命也會隨之延長，因此采用抗?jié)B性能強的混凝土材料具有十分重要的意義，十分適合在告訴鐵路建設施工中應用。

1.6 護筋性

鋼筋的強度會對高性能混凝土的整體質量產生直接影響，無論是混凝土的結構強度，還是混凝土的安全性能等，都會受到鋼筋強度的影響。而鋼筋的強度則會受到銹蝕作用的影響，如果鋼筋出現(xiàn)銹蝕，則會導致鋼筋強度大幅度下降。相較于普通混凝土，高性能混凝土的水膠比較低，因此高性能混凝土的致密性更高。這種情況下，會使混凝土中的孔隙率降低，具有更強的護筋性，能夠對鋼筋起到更加有效的保護作用，減少鋼筋銹蝕現(xiàn)象的發(fā)生，保證鋼筋的強度不會受到影響。

2 高性能混凝土在高速鐵路中的應用對策

由于近年來高速鐵路建設在我國飛速發(fā)展，高速鐵路建設環(huán)境復雜化，因此需要制定合理的對策來滿足高性能混凝土施工質量要求和經濟效益。

2.1 勘察環(huán)境類別和環(huán)境等級

在高速鐵路施工的過程中，需要勘察施工現(xiàn)場的環(huán)境類別和環(huán)境作用等級，對高性能混凝土進行耐久性設計。高速鐵路施工所面臨的環(huán)境主要有碳化環(huán)境、氯鹽環(huán)境、化學侵蝕環(huán)境、鹽類結晶破壞環(huán)境、凍融破壞環(huán)境、磨蝕環(huán)境。施工前要根據(jù)設計技術參數(shù)和勘察取樣檢測，判定環(huán)境作用的等級，從而因地制宜確定高性能混凝土需要具備何種特性以抵抗環(huán)境破壞。

2.2 合理控制高性能混凝土配比材料

在混凝土的制作中，需要用到砂、碎石、水泥、礦物摻合料以及外加劑材料。首先，在砂的選用時要選擇級配良好、質地均勻堅固、吸水率低的中粗砂作為高性能混凝土的原材料，而且砂的含泥量、云母含量、硫化物及硫酸鹽含量等有害物質要滿足技術要求，如果有害物質含量超標會使混凝土和易性較差，而且坍落度損失快，容易被腐蝕，會影響高性能混凝土的施工質量。其次，在碎石的使用中，要想合理的控制高性能混凝土的強度質量，那么就需要控制拌和料中的碎石壓碎值，碎石的級配良好、含泥量小、吸水率低。水泥宜采用水化熱相對較小、標準稠度低的硅酸鹽水泥或普硅酸鹽水泥，水泥的比表面積、游離氧化鈣含量、堿含量、C3A含量、氯離子含量等參數(shù)要滿足高性能混凝土技術要求。礦物摻合料的品種宜為優(yōu)質粉煤灰、硅灰、磨細礦渣粉等，礦物摻合料能提高混凝土的耐久性。粉煤灰能減少了用水量，改善了混凝土拌和物的和易性，減少了混凝土的徐變，減少水化熱，提高混凝土抗?jié)B能力。硅灰能顯著提高混凝土抗壓、抗折、抗?jié)B、防腐、抗沖擊及耐磨性能，能提高混凝土在氯鹽污染侵蝕、硫酸鹽侵蝕、高濕度等惡劣環(huán)境的耐久性。外加劑應選用高效減少劑或復合減減少劑，外加劑能減少水的用量，增加混凝土的和易性，提高混凝凝土強度，在混凝土中摻加適量的引氣劑能大大提高混凝土的抗?jié)B性。

2.3 高性能混凝土施工過程中的質量控制

在高性能混凝土的施工程序分別包含了配比、拌和、澆筑、養(yǎng)護、拆模。在配比中，需要根據(jù)高速鐵路施工要求，根據(jù)施工結構對原材料合理的進行配比，為了保證高性能混凝土的質量，盡可能采用現(xiàn)代化計量工具，保證數(shù)據(jù)結果的準確性，并及時注意施工現(xiàn)場情況，對高性能混凝土原材料配比進行及時的調整，確保高性能混凝土能夠滿足實際施工需求。

在拌和中，需要按照高速鐵路的設計要求，做好原材料的配比，在制作高性能混凝土時，需要根據(jù)混凝土制作要求，嚴格把控制作順序，將原材料進行拌和均勻，從而保證高性能混凝土的質量。混凝土拌和后要有良好的和易性，混凝土的出機溫度要滿足要求，通常通過水溫和骨料的溫度來調整出機溫度。混凝土的出機溫度按下式計算：

式中 T1——混凝土的出機溫度（℃）；Tcc——水泥的溫度（℃）；Ts——摻合料的溫度（℃）；Tsa——砂子的溫度（℃）；Tg——石子的溫度（℃）；TP——攪拌機棚內的溫度（℃）；mcc——水泥用量（kg）；ms——摻合料用量（kg）；msa——砂子用量（kg）；mg——石子用量（kg）；ωsa——砂子的含水率（%）；ωg——石子的含水率（%）；cw——水的比熱容（kJ/（kg·K））；ci——冰的熔解熱（kJ/（kg·K））。

在澆筑過程時要控制好入模時的溫度（入模溫度控制在5-30℃），分層振搗密實，澆筑過程要連續(xù)，避免產生冷縫而影響結構物的質量，由于澆筑過程中混凝土產生水化熱，要控制好混凝土的溫度，在大體積混凝土澆筑時要采用溫控系統(tǒng)進行調節(jié)。

在養(yǎng)護工作中，需要根據(jù)施工標準，對凝固后的混凝土進行養(yǎng)護。養(yǎng)護工作對高速鐵路的施工質量具有著極大的影響，養(yǎng)護工作是否到位，直接影響了高性能混凝土日后的使用情況。因此，在養(yǎng)護工作中，需要保證高性能混凝土表面達到濕潤，也可使用養(yǎng)生液對高性能混凝土進行養(yǎng)護。此外，在養(yǎng)護工作中，需要維持混凝土的表面溫度和濕度，才能夠保證高性能混凝土的成型。養(yǎng)護是指混凝土凝固成型，對于高性能混凝土施工而言，養(yǎng)護是十分關鍵的環(huán)節(jié)，科學合理的養(yǎng)護在很大程度上影響著高性能混凝土的施工質量，甚至會給高速鐵路日后的使用效果產聲影響。在養(yǎng)護過程中要保持高性能混凝土表面的濕潤，養(yǎng)護的時間通常需要持續(xù)14天左右。在養(yǎng)護過程中可以應用混凝土養(yǎng)生液進行養(yǎng)護，針對大面積混凝土的養(yǎng)護，應結合施工實際情況單獨制定養(yǎng)護方案，這樣才能保證養(yǎng)護的效果。

3 結論

現(xiàn)如今，高性能混凝土已經在我國建筑工程中得到廣泛的應用，但要想達到工程預期目標，則必須合理的設計高性能混凝土的配比方案，嚴格的按照施工標準，制作高性能混凝土。并針對實際施工情況，要采取相應的解決方案，降低高性能混凝土收縮性，確保高性能混凝土的流動性達到施工要求。因此，在高速鐵路工程中，需要深入高性能混凝土的配比進行研究，找出最為適合工程的配料，并嚴格控制高性能混凝土澆筑情況，確保高性能混凝土能夠在高速鐵路施工中發(fā)揮出最大的優(yōu)勢。