論文導讀:新建青藏鐵路唐古拉越嶺地段位于溫泉斷陷盆地和唐古拉山區,是青藏鐵路線路最高地段。青藏鐵路唐古拉越嶺地段耐久砼施工技術的內容及應注意的問題。
關鍵詞:越嶺地段,耐久砼,施工技術
新建青藏鐵路唐古拉越嶺地段位于溫泉斷陷盆地和唐古拉山區,是青藏鐵路線路最高地段。區內氣候寒冷干旱、空氣稀薄、一年內凍結期從9月至次年的4、5月。鐵路所穿越的多年凍土區太陽直接輻射強。
在如此嚴峻惡劣的自然環境下進行鐵路工程建設,作為最大宗的建筑材料—混凝土材料將面臨著嚴峻的挑戰,這就提出了青藏鐵路砼耐久性的要求。
一、混凝土遭破壞的機理及抑制措施
1、混凝土強度隨時間衰減
正常情況下混凝土強度隨時間的延長而增長,且這種增長可持續十幾年。但在下列因素下,混凝土強度將隨時間延長而衰減。
l干燥、脫水情況下混凝土強度降低、衰減。
l摻速凝劑的混凝土,水泥水化會使原受力結構破壞。
l摻有過多膨脹劑的混凝土,造成原內部結構破壞,強度衰減。
l摻過多減水劑的混凝土,摻量超過常量的3倍時,凝結時間就會大大延長,甚至不能凝結,早期強度極低,造成工程事故。
l特大水泥用量(550Kg/m 3 以上)混凝土,也可造成強度隨時間而衰減。
l堿-骨料反應,也會使混凝土內部結構破壞,強度衰減。
l腐蝕介質存在,強度衰減。
2、混凝土遭受凍害
由于水結冰體積膨脹9.07%,如果混凝土內部孔隙中水的體積超過臨界值(91.7%)時,則水結冰就會對孔壁產生很大的壓力,使混凝土出現微裂縫,發生破壞。而混凝土中孔隙水的存在是由于內部有連通的毛細孔,連通毛細孔的形成是因混凝土泌水,拌和用水量過大所致。
3、抑制措施:
摻入高活性混合材料(如硅灰、粉煤灰),吸收水泥中的堿成份;控制粗骨料中活性物質含量;潮濕環境比干燥環境更易發生堿-骨料反應。
混凝土抗滲是指抵抗壓力水滲透的能力。水滲入混凝土內部才能發生破壞,才會堿-骨料反應,才能發生腐蝕,因此提高混凝土抗滲能力就能提高混凝土耐久性。對于混凝土圬工的施工縫、結構縫,更要加強防滲水的措施。
二、混凝土耐久性技術條件
1、混凝土的抗凍融循環次數不小于300次。在青藏線特殊的環境條件下,要使混凝土結構的使用壽命達到普通地區混凝土的水平,其抗凍融循環次數至少應達到300次以上。
2、混凝土的抗滲等級應不小于P12。青藏沿線河流中不同程度地存在SO 4 2- 、Mg 2+ 、Cl - 侵蝕,因此混凝土必須具備較強的抗滲能力。
3、護筋性:混凝土砂漿中的鋼筋不得銹蝕。
4、抗氯離子滲透值不得大于1000庫侖。當混凝土的氯離子滲透值小于1000庫侖時,其抗氯離子滲透性較好。混凝土中的鋼筋不至于銹蝕。
5、抗裂性:混凝土的表面非受力裂縫平均寬度不得大于0.20mm。
6、耐腐蝕性
當環境水或巖土中存在有害離子侵蝕時,混凝土受有害離子侵蝕的濃度允許值應符合規范規定。
7、抗堿-骨料反應性能
青藏沿線河流中的砂石具有較強的堿活性。為使混凝土不致發生堿-骨料反應膨脹破壞,混凝土骨料的砂漿膨脹率不得大于0.1%,混凝土的總堿含量應滿足現行規范的規定。
三、耐久混凝土目標管理措施
1、原材料
(1)水泥 水泥應采用普通硅酸鹽水泥。其性能應符合現行規范的規定。不得使用高鋁水泥或復合硅酸鹽水泥。
(2)細骨料 宜選用含泥量小,堅固性優良、有害物含量少、非堿活性,級配良好的中粗河砂。不宜選用機制砂。
(3)粗骨料 粗骨料應選用含泥量小,針片狀顆粒含量少、壓碎指數值小、堅固性優良、非堿活性、連續級配,堅固耐久的碎石、卵石或兩者的混合物。
(4)水 混凝土攪拌和養護用水宜選用飲用水,滿足現行規范的規定,PH值在5~9。
(5)外加劑 外加宜選用具有早強、減水、防凍、引氣、能細化孔結構等功能的復合型產品。
(6)摻和料
在混凝土中摻加粉煤灰或硅灰時,其摻量應通過試驗確定,一般為15%。
2、配合比
在按設計強度和耐久性要求計算出不同凍土地段、不同環境條件、不同溫度范圍以及不同地質條件下的理論配合比后。不同混凝土的施工配合比還應滿足下表要求規定。正常施工時,每班攪拌混凝土之前,應根據當班測定的骨料含水率隨時調整混凝土的施工配合比。骨料含水率測定頻率視天氣情況酌情增減。
混凝土配合比
結構類型 | 環境水質或巖土土質 | 施工方法 | 坍落度(mm) | 水泥品種 | 水灰比 | 水泥+外加劑+粉煤灰Kg/m3 | 外加劑摻量 | 粉煤灰(內摻%) | 砂率 (%) | 含氣量(%) |
灌注樁 | 具中等及以下腐蝕性 | 導管法 | 180~220 | P.032.5R | ≦0.39 | 440~470 | 內摻10% | — | 40~45 | 3~5 |
具有強腐蝕性 | ≦0.38 | 450~480 | 10~15 | |||||||
基礎、墩臺、隧道襯砌、擋土墻 | 具中等及以下腐蝕性或淡水凍融區 | 泵送法 | 120~180 | P.032.5R | ≦0.39 | 420~440 | 內摻10% | — | 38~42 | 3~6 |
斗送法 | 30~90 | ≦0.38 | 400~420 | — | 32~36 | |||||
具強腐蝕性或礦化水凍融區 | 泵送法 | 120~180 | ≦0.38 | 440~460 | — | 38~42 | ||||
斗送法 | 30~90 | ≦0.37 | 420~440 | 10~15 | 32~36 | |||||
預制涵節及基礎 | 具中等及以下腐蝕性或淡水凍融區 | 斗送法 | 30~90 | P.032.5R | ≦0.37 | 380~400 | 內摻10% | — | 32~36 | 自然養護4~6蒸養≦3 |
具強腐蝕性或礦化水凍融區 | ≦0.36 | 420~440 | 10~15 | |||||||
預制砼梁體 | 泵送法 | 140~180 | P.042.5R | ≦0.34 | 470~500 | 內摻10% | 10~15 | 36~38 | ≦3 | |
斗送法 | 0~10 | ≦0.28 | 450~480 | 30~34 | ||||||
小型預制構件 | 斗送法 | 30~90 | P.032.5R | ≦0.39 | 380~400 | 內摻10% | — | 36~38 | 3~5 |
3、混凝土拌制
耐久混凝土的拌和應采用具有自動計量上料系統的強制式攪拌機集中拌和,集中供應。攪拌時間5min>t≧2min。
4、混凝土運輸
混凝土宜用攪拌運輸車運送,途中宜以2-4r/min的轉速轉動。在運輸中不應發生離析、露漿、嚴重泌水及坍落度損失過多等現象。
5、混凝土澆注及養護
l混凝土養護應嚴格控制養護溫度不低于混凝土外加劑規定的最低適用溫度。當養護溫度低于0 0 C時,應采用臨時保溫措施,直至混凝土達到臨界抗凍強度。
l新澆注混凝土與流動的地表水和或地下水相接觸時,應保溫養護,直到混凝土獲得50%以上的設計強度為止。
l當環境溫度低于-20 0 C時,應采用外部熱源養護混凝土。
四、耐久混凝土現場檢測及試件養護規定
1、耐久混凝土現場檢測項目
l在耐久混凝土施工過程中,拌和站對首盤混凝土進行出機溫度、含氣量、坍落度、0.5h的泌水率檢測。澆注現場按50m 3 抽檢一次的頻率對混凝土含氣量、坍落度、入模溫度進行測定。澆注點與拌和站之間要保持聯系,以保證現場混凝土的質量狀況能及時反饋到拌和站。
l0.5h泌水率按靜態泌水率的試驗方式檢測。
2、試件養護
l用于評定混凝土臨界抗凍強度測定的試件與工程結構物同條件養護,分別測定7d、10d、14d抗壓強度。
l用于評定低溫、負溫混凝土強度的試件與工程結構物同環境養護7d,再轉入標養28d。
l用于進行耐久性檢驗的試件與工程結構物相同的環境條件下成型并養護28d。
五、參考文獻
《青藏高原凍土區混凝土耐久性技術條件》
《青藏鐵路高原地區耐久性混凝土目標管理措施》
《青藏鐵路高原多年凍土區橋涵工程施工技術細則》