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摘 要:随着客运专线以及高速铁路的慢慢发展,对混凝土工程的应用要求也越来越高,解决混凝土的耐久性问题已经成为我国近期混凝土技术的主要发展方向。本文主要是结合公司在建铁路的实际情况，分析了影响混凝土耐久性的主要因素，探讨了混凝土耐久性的设计，研究了耐久性混凝土的性能，提出了现场施工质量的保证措施。
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关键词:铁路建设 耐久性混凝土
1 工程概况
厦深铁路广东段线路全长357km，线路经潮州、汕头、揭阳、汕尾、惠州、深圳六市，厦深铁路处于亚热带海洋性气候地区，也是台风盛行区，降水充沛，气候变化比较复杂。受海洋环境影响，厦深铁路混凝土施工主要受环境气候和化学侵蚀环境（化学侵蚀环境为H1，H2）影响，表现形式有钢筋锈蚀、盐类侵蚀、溶蚀和冲击磨损等，为保持混凝土的耐久性，在设计时采取了提高混凝土强度和降低电通量来抵抗化学侵蚀的速度。
2 影响混凝土耐久性的主要因素分析
影响混凝土耐久性的主要因素可以大概分为以下几种:一是混凝土内部因为施工用水形成的毛细孔。通过毛细孔，水分、各种侵蚀介质、O2和CO2及其他有害物质进入混凝土内部，引起混凝土耐久性的不足。二是水泥石中碱度较高的高碱性水化碳酸钙、水化铝酸钙、水化硫铝酸钙等水化物稳定性不足，也会对耐久性产生影响。三是在水化物中还有数量很大的游离石灰，由于强度极低，稳定性极差，在侵蚀条件下是首先遭到侵蚀的部分。
根据对影响混凝土耐久性的主要因素分析，施工中考虑从以下几个方面提高混凝土的耐久性:一是掺入高效减水剂，减小施工用水量。二是掺入高效活性矿物掺料，改善水化胶凝物质的组成，消除游离石灰，使水泥石结构更为致密，并阻断可能形成的渗透路。三是限制或消除从原材料引入的碱、SO3和Cl-等可以引起破坏结构和侵蚀钢筋物质的含量，加强施工控制环节，避免收缩及温度裂缝产生。四是保证混凝土的强度，增加混凝土的致密性，降低或消除游离氧化钙的含量，在大幅度提高混凝土强度的同时，也大幅度地提高混凝土的耐久性。
3 混凝土结构耐久性的设计与研究
3.1混凝土结构设计耐久方案
混凝土结构的耐久性方案(见表1)的设计基本措施是采用耐久性混凝土，同时，依据混凝土构件所处结构部位及使用环境条件，采用必要的补充防腐措施。
通过以上各种对原材料的试验，可以看出原材料能够满足耐久混凝土的要求。
3.2.2试验方案和主要试验方法
从耐久性混凝土的基本要求开始,在原材料的优选试验当中,以坍落度和扩展度评价混凝土的工作性；以抗压强度等评价混凝土的物理力学性能；以混凝土的电通量和氯离子扩散系数(自然扩散法)试验结果评价混凝土的抗氯离子渗透性能；通过混凝土抗渗试验来评价混凝土的密实性能，并以耐久性能为首要要求。试验中所采用的主要试验方法有:
(1) 坍落度(扩展度)、泌水率、含气量。混凝土中坍落度、泌水率、含气量试验按《普通混凝土拌和物性能试验方法标准》(GB/T50080)测定。
(2) 抗压强度、弹性模量。混凝土的抗压强度、弹性模量按《普通混凝土力学性试验方法标准》(GB/T50081)测定。
(3) 混凝土的碳化、抗渗和抗冻性能。试验参照《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ 82)进行测定。
混凝土的电通量、抗裂性性能。试验参照《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》铁建设［2005］160号文执行。
3.2.3 混凝土配合比设计
在耐久性混凝土配合比设计的过程中遵循4个法则:水胶比法则、密度体积法则、最小单位加量或最小胶凝材料用量法则、最小水泥用量法则，按照以上法则，建议掺用粉煤灰的耐久性混凝土的水胶比见下表。
3.2.4 耐久性混凝土性能试验结果及分析
通过加入外掺料后坍落度含气量泌水率明显提高，便于施工；经过试验强度及电通量等结果都有明显提高，能够很好地满足耐久条件。
4 现场施工质量保证措施
耐久性混凝土工是一项系统工程，为确保混凝土结构耐久性目标，在建设过程中我们严格预先质量控制和施工过程控制。
(1)严把混凝土原材料进场关。首先，在了解工程背景，使用环境的基础上，首先通过对各种原材料性能的试验研究，优化配合比设计，建立混凝土结构耐久性设计的数据和依据，并预测混凝土结构的实际使用性能。其次，在各大型拌和站委派专职试验员，严把混凝土各种原材料进场关，每批次经过检测控制各项指标与配合比设计时材料相符，杜绝不合格原材料进场。
(2)严控混凝土生产和运输。对耐久性混凝土质量的控制，关键是在保证原材料质量的同时，必须保证混凝土拌和物质量的稳定。在充分考虑施工过程中可能出现的各种情况下，制定充分的预防措施，由专职试验员进行理论配合比和施工配合比的换算进行电脑输入。在混凝土的生产过程中，加强检测混凝土坍落度，严格控制混凝土用水量和各种材料称量的准确性。
混凝土生产机械采用强制式搅拌机拌制，采用电子自动计量系统和电脑储存功能，大大提高了混凝土材料称量的准确性和生产数据的可追溯性，更好地保障了拌和物的质量稳定。
在夏季高温条件的影响下，用水量增大会大大降低混凝土耐久性。为了防止坍落度损失过快和运输困难问题，采取降低混凝土原材料温度、运输车辆外层包裹加湿布来降低运输车辆吸收外界温度而影响混凝土的水分散失、将混凝土工程尽量安排在低温或夜间施工等措施。
混凝土浇筑保证措施。细致的混凝土浇筑工艺是保证混凝土耐久性的重要环节。从混凝土入模、混凝土的摊铺、振捣布置等各方面加以控制，最后确定实施性的施工流程。
施工现场在炎热气候下浇筑混凝土时，入模前降低模板、钢筋温度，通过大排风设备降低模板内的气温等措施，充分降低混凝土的入模温度。
(4)混凝土的养护措施。耐久性混凝土养护工作十分重要，结合当地气候条件，混凝土养护从湿度和温度两方面着手，湿养除浇水外，还要在混凝土结构外层套密封膜养护，充分解决混凝土结构处于饱水状态。在施工过程中几种措施结合使用:气温高时，适当延长混凝土结构带模养护时间；混凝土结构施工结束后，拆模时间由普通混凝土的24h后拆模改为120h拆模；拆模后采用土工膜包裹保温散热的综合措施，防止温降和温差过大；采用洒水车洒水保湿养护；试行推广高分子材料对结构进行包裹保温保湿养护。
5 结语
研究范围内铁路桥梁、隧道混凝土工程采取以耐久性混凝土技术为核心的综合耐久性策略和方案，通过符合现阶段工程实际情况和技术水平的施工措施和质量保证措施，结合施工过程中对成品混凝土强度、电通量的检测，各项指标都能满足，确保了混凝土的质量符合耐久性设计的要求。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 |
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发表于 2018-7-16 17:22:07