贛深鐵路CRTSⅢ型板無(wú)砟軌道揭板工藝性試驗(yàn)自密實(shí)混凝土性能調(diào)整研究

摘要：自密實(shí)混凝土無(wú)需振搗，大大提高了施工生產(chǎn)效率，人工的需求數(shù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低。自密實(shí)混凝土能較好的改善施工環(huán)境生產(chǎn)和混凝土構(gòu)造物表面質(zhì)量，提高施工速度，降低施工成本。自密實(shí)混凝土對(duì)施工環(huán)境敏感，適應(yīng)性較差，對(duì)原材料質(zhì)量的穩(wěn)定性要求較高，混凝土損耗率較大。以贛深高速鐵路CRTSⅢ型板無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)揭板工藝性試驗(yàn)為背景，論述自密實(shí)混凝土性能調(diào)整過(guò)程。

關(guān)鍵詞：高速鐵路CRⅢ型板;自密實(shí)混凝土;揭板試驗(yàn);性能調(diào)整

1" "贛深鐵路項(xiàng)目工程簡(jiǎn)介

中鐵十九局集團(tuán)贛深鐵路八標(biāo)項(xiàng)目正線長(zhǎng)度30.567km，線路包含聯(lián)絡(luò)線、既有廣深Ⅰ與Ⅱ線改建工程，施工項(xiàng)目包括箱梁預(yù)制、路基、涵洞、橋梁、隧道，其中雙線特大橋?yàn)?7744延米（4座），單線特大橋?yàn)?970.37延米（5座），雙線大橋?yàn)?12.61延米（4座），無(wú)砟道床60.17km，CRTSⅢ型板無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)自密實(shí)混凝土生產(chǎn)量大，工期緊、任務(wù)重。

2" "自密實(shí)混凝土工藝性試驗(yàn)的意義

無(wú)砟軌道施工前應(yīng)進(jìn)行線外工藝性試驗(yàn)，自密實(shí)混凝土灌注是工藝性試驗(yàn)的關(guān)鍵工序。高速鐵路CRⅢ型板無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)自密實(shí)混凝土，具有高流動(dòng)性、間隙通過(guò)性、抗離析性、不泌水等特點(diǎn)，澆筑過(guò)程只靠自身重力（無(wú)需外力振搗）便可均勻填充密實(shí)[1]。

選取有代表性的直線和曲線等施工段落和工點(diǎn)，通過(guò)工藝性試驗(yàn)對(duì)自密實(shí)混凝土性能、原材料質(zhì)量確定、施工方法、施工工藝流程、試驗(yàn)檢測(cè)、質(zhì)量控制、工裝配備及物流組織等進(jìn)行優(yōu)化完善，經(jīng)評(píng)估合格，可形成標(biāo)準(zhǔn)化的材料品質(zhì)、性能穩(wěn)定、施工工藝、質(zhì)量檢測(cè)、工裝配備等[2]。

3" "自密實(shí)混凝土特點(diǎn)

自密實(shí)混凝土就是在混凝土自身的重力作用下，無(wú)需人工及機(jī)械振搗，能夠自己靠自己重力流動(dòng)，并能均勻密實(shí)填充模板的混凝土[3]。新拌自密實(shí)混凝土具有流動(dòng)性好、不離析、不泌水，骨料分布均勻、性能敏感等特點(diǎn)。自密實(shí)混凝土的常規(guī)性能指標(biāo)如表1所示。

自密實(shí)混凝土無(wú)需振搗，大大提高了施工生產(chǎn)效率，人工的需求數(shù)量和勞動(dòng)強(qiáng)度大幅降低。自密實(shí)混凝土能夠較好的改善施工環(huán)境生產(chǎn)和混凝土構(gòu)造物表面質(zhì)量，提高施工速度，降低施工成本。自密實(shí)混凝土在工程施工生產(chǎn)中也存在一些缺點(diǎn)，其對(duì)施工環(huán)境敏感，適應(yīng)性較差，對(duì)原材料質(zhì)量的穩(wěn)定性要求較高，混凝土損耗率較大[3]。

4" "自密實(shí)混凝土理論配比及原材料質(zhì)量情況

4.1" "自密實(shí)混凝土理論配比初步設(shè)計(jì)

CRTSⅢ型板無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)自密實(shí)混凝土理論配比，初步設(shè)計(jì)參數(shù)砂率為50%，碎石摻配比例為50%：50%，水灰比為0.33、減水劑摻量為1.2%、粉煤灰為20%單摻，初步設(shè)計(jì)的理論配合比如表2所示。

4.2" "自密實(shí)混凝土原材料質(zhì)量指標(biāo)要求

4.2.1" "水泥

選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，指標(biāo)需滿足TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.2" "粉煤灰

粉煤灰指標(biāo)滿足Q/CR596-2017《高速鐵路板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土》和TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.3" "細(xì)骨料

選用級(jí)配合理、質(zhì)地堅(jiān)硬、吸水率低、空隙率小的潔凈天然河砂，細(xì)度模數(shù)不大于2.7（細(xì)度模數(shù)必須趨于穩(wěn)定，不能變化較大），級(jí)配范圍滿足II區(qū)或Ⅲ區(qū)，含泥量不大于2.0% ，其他指標(biāo)滿足TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.4" "粗骨料

選用粒形良好、質(zhì)地堅(jiān)硬、膨脹系數(shù)小的潔凈碎石，宜采用二級(jí)配，最大公稱粒徑不大于16mm，針片狀含量不大于5.0%，含泥量不大于0.5%，其他指標(biāo)滿足TB/T3275-2018（鐵路混凝土）要求。

4.2.5" "減水劑

減水劑性能要穩(wěn)定，與膠材有良好的相容性，其性能滿足TB/T3275-2018《鐵路混凝土》要求。

4.2.6" "粘改劑

其指標(biāo)滿足Q/CR596-2017《高速鐵路板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土》。

4.2.7" "膨脹劑

膨脹劑性能符合GB23439規(guī)定的II型膨脹劑。

4.2.8" "水

其性能滿足TB/T3275-2018（鐵路混凝土）要求。

5" 自密實(shí)混凝土配制、灌注、揭板工藝性試驗(yàn)調(diào)整過(guò)程

5.1" "自密實(shí)混凝土用主要原材料質(zhì)量情況

贛深鐵路CRTSⅢ型板無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)自密實(shí)混凝土用水泥為P.O42.4普通硅酸鹽水泥，粉煤灰為I級(jí)粉煤灰，河砂細(xì)度模數(shù)2.5～2.7，含泥量1.2%～1.9%，碎石為反擊破整形兩級(jí)5～16mm配碎石，含泥量為0.3%～0.5%。

5.2" "自密實(shí)混凝土理論配合比試拌性能驗(yàn)證調(diào)整

贛深鐵路CRTSⅢ型板無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)自密實(shí)混凝土，按理論配合比室內(nèi)試拌過(guò)程中所用原材料指標(biāo)滿足要求，河砂細(xì)度模數(shù)為2.6～2.7。經(jīng)過(guò)按理論配合比室內(nèi)進(jìn)行試拌，擴(kuò)展度達(dá)到635mm，T500達(dá)到5s，含氣量達(dá)到5.8%。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，保坍調(diào)整為2h無(wú)變化，3h滿足施工需求。

從混凝土性能指標(biāo)和觀感上分析，河砂細(xì)度模數(shù)偏粗，自密實(shí)混凝土包裹性欠缺，流動(dòng)性較差。遂對(duì)該理論配合比砂率進(jìn)行調(diào)整，砂率由50%調(diào)整為53%。經(jīng)調(diào)整后室內(nèi)試拌，擴(kuò)展度達(dá)到660mm，T500達(dá)到3.8s，含氣量達(dá)到6.0%，經(jīng)室內(nèi)初步調(diào)整后，自密實(shí)混凝土性能改善明顯，包裹較好。砂率調(diào)整后理論配合比如表3所示。

5.3" "自密實(shí)混凝土灌注、揭板過(guò)程性能調(diào)整

5.3.1" "調(diào)整砂率灌板及揭板

按室內(nèi)試拌性能對(duì)砂率進(jìn)行調(diào)整、灌板，自密實(shí)混凝土入模前各項(xiàng)常規(guī)性能指標(biāo)如下：擴(kuò)展度為650mm，T500為4.5s，含氣量為7.3%，灌注時(shí)間為7min20s。揭板后板面邊角有較大工藝性氣泡和豆泡，觀察孔四周有發(fā)泡層，對(duì)板角進(jìn)行切割觀察，骨料分部均勻，砂率良好。根據(jù)揭板效果，決定對(duì)自密實(shí)混凝土用減水劑組份進(jìn)行調(diào)整。

5.3.2" "調(diào)整減水劑組份灌板及揭板

根據(jù)上一塊板的揭板效果，對(duì)減水劑組份進(jìn)行調(diào)整。減水劑在原有組份不變的情況下加入0.5‰消泡劑，自密實(shí)混凝土入模前各項(xiàng)常規(guī)性能指標(biāo)擴(kuò)展度達(dá)到630mm。T500達(dá)到6.0s。含氣量達(dá)到5.6%，灌注時(shí)間為13min10s。

自密實(shí)混凝土在灌注過(guò)程中，由于減水劑中加入消泡劑，混凝土的流動(dòng)性明顯減小，混凝土灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，揭板后板面無(wú)明顯有害氣泡。

觀察孔四周有發(fā)泡層，對(duì)板角進(jìn)行切割觀察，骨料分部均勻，砂率良好。從灌注效果和揭板效果來(lái)看，自密實(shí)混凝土性能狀態(tài)不佳，遂對(duì)自密實(shí)混凝土用減水劑組份再做調(diào)整。

5.3.3" "調(diào)整減水劑組份灌板及揭板

根據(jù)上一塊板的灌注混凝土指標(biāo)和揭板后板面效果，對(duì)減水劑組份再進(jìn)行調(diào)整。減水劑在原有減水、保坍組份不變的前提下，采用同時(shí)引入引氣劑和消泡劑，分別摻入0.2‰引氣劑和0.2‰消泡劑，自密實(shí)混凝土入模前各項(xiàng)常規(guī)性能指標(biāo)擴(kuò)展度達(dá)到660mm，T500達(dá)到3.8s，含氣量達(dá)到6.0%，灌注時(shí)間為5min40s。

自密實(shí)混凝土在灌注過(guò)程中，混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足要求，混凝土灌注時(shí)間適合，揭板后板面無(wú)明顯有害氣泡，板面平整、光滑。對(duì)板角進(jìn)行切割觀察，骨料分部均勻，砂率良好，從灌注效果和揭板效果來(lái)看，自密實(shí)混凝土性能滿足要求。

6" "自密實(shí)混凝土強(qiáng)度驗(yàn)證

根據(jù)最終自密實(shí)混凝土調(diào)整的參數(shù)進(jìn)行混凝土強(qiáng)度驗(yàn)證，自密實(shí)混凝土7d標(biāo)樣養(yǎng)護(hù)試件強(qiáng)度為35.1MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的88%，28d標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)抗壓強(qiáng)度為44.8MPa，達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的112%。根據(jù)上述結(jié)果可知，自密實(shí)混凝土強(qiáng)度滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

7" "自密實(shí)混凝土常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題控制

7.1" "流動(dòng)性不佳

對(duì)于此問(wèn)題，可選擇粒形良好、級(jí)配合理的粗骨料，根據(jù)河砂的細(xì)度模數(shù)調(diào)整合理的砂率，提高槳體量。根據(jù)試驗(yàn)降低混凝土敏感性，尋找敏感平衡點(diǎn)。

7.2" "離析或泌水

對(duì)于此問(wèn)題，需要考慮對(duì)混凝土增稠，具體可增加骨料用量、提高砂率、降低用水量、減小減水劑用量、降低粉煤灰摻量。根據(jù)試驗(yàn)降低混凝土敏感性，尋找敏感平衡點(diǎn)。

7.3" "揭板后表面出現(xiàn)豆泡、浮漿、浮粉層

在自密實(shí)混凝土性能滿足要求的情況下，若混凝土表面出現(xiàn)豆泡、浮漿、浮粉層，需要適當(dāng)提高1%～2%的砂率。減水劑組份采用引氣劑和消泡劑同時(shí)摻入。尋找合適的引氣劑和消泡劑組份摻量點(diǎn)，嚴(yán)格控制減水劑，增加自密實(shí)混凝土攪拌時(shí)間。

7.4" "揭板后表面聚集大量工藝性氣泡

在自密實(shí)混凝土性能滿足要求的情況下，若混凝土表面出現(xiàn)豆泡、浮漿、浮粉層，需要適當(dāng)提高1%～2%的砂率。減水劑組份采用引氣劑和消泡劑同時(shí)摻入，尋找合適摻量點(diǎn)。控制自密實(shí)混凝土灌注速度，改進(jìn)施工工藝，利用灌注小車溜槽等施工工藝減少工藝性氣泡。在CRTSⅢ型板排氣孔觀察排槳質(zhì)量，確保無(wú)大氣泡排除時(shí)關(guān)閉排氣孔。自密實(shí)混凝土灌注完畢后，需對(duì)板面混凝土保壓一段時(shí)間，待觀察孔和灌注孔導(dǎo)管在自密實(shí)混凝土達(dá)到初凝后拆除，防止板腔內(nèi)混凝土擾動(dòng)。

7.5" "自密實(shí)混凝土施工過(guò)程控制要點(diǎn)

自密實(shí)混凝土用原材料要嚴(yán)格檢驗(yàn)，不同細(xì)度模數(shù)河砂要分倉(cāng)存放。Ⅲ型板施工過(guò)程中要有防雨防水措施，控制防溢管高度不小于30mm。自密實(shí)混凝土要一次灌注成型，嚴(yán)禁二次灌注。要確保自密實(shí)混凝土保坍性，防止施工現(xiàn)場(chǎng)二次加水。同時(shí)嚴(yán)格控制Ⅲ型板底座板基礎(chǔ)平整度、光澤度等指標(biāo)。

8" "結(jié)語(yǔ)

自密實(shí)混凝土對(duì)施工環(huán)境敏感，對(duì)原材料質(zhì)量的穩(wěn)定性要求較高，混凝土損耗率較大、在目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)原材料大環(huán)境下，自密實(shí)混凝土損耗率較大。對(duì)自密實(shí)混凝土性能影響較大的原材料主要為河砂和減水劑，河砂的細(xì)度模數(shù)和含泥量等參數(shù)至關(guān)重要，減水劑要有較好的適應(yīng)性。

基于自密實(shí)混凝土的性能要求及施工特點(diǎn)，施工過(guò)程中須嚴(yán)格控制自密實(shí)混凝土用原材料質(zhì)量，根據(jù)不同需求尋找適當(dāng)?shù)淖悦軐?shí)混凝土性能和施工效果，確保高速鐵路CRTSⅢ型板無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)自密實(shí)混凝土施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 《高速鐵路板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土》Q/CR596-2017.

[2] 《高速鐵路軌道工程施工技術(shù)規(guī)程》Q/CR9605-2017.

[3] 《高速鐵路CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條例》鐵總科技[2013]125號(hào).

[4] 《高速鐵路軌道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB10754-2010.