浅谈高性能混凝土在沪杭客运专线大跨度连续梁中的管理应用

1、浅谈高性能混凝土在沪杭铁路客运专线大跨度连续梁的管理应用李明军（中国建筑土木建设有限公司 北京）摘 要 沪杭铁路客运专线2标段连续梁众多，施工时间短，如何在规定工期内，保质保量的完成混凝土施工，特别是大跨度混凝土连续梁施工，是其控制的关键。本文简述了在大跨度混凝土连续施工中的混凝土应用管理。关键词 高性能混凝土 沪杭客专 大跨度连续梁 应用管理1、工程简介沪杭铁路客运专线2标段位于长江三角洲西南缘，上海松江境内，该区域道路纵横，河流密布，各种跨度的连续梁多达28处；施工特点为：跨度大，施工方法复杂、工期紧张。其中松江特大桥跨A5高速公路连续梁设计跨度为60+100+60m，单箱单室、变高度、变

2、截面结构。该连续梁施工复杂，混凝土施工时间短而且施工期间（混凝土浇筑时间为2月至5月）气候条件恶劣。2、高性能混凝土本身的特性铁路高性能混凝以耐久性作为设计指标，根据工程所处的环境特点，确定混凝土应具备的性能，高性能土与普通混凝土相比，其主要特性是：由水泥、砂、石、水四组分变化为添加了高效减水剂、矿物外掺料的六种组分，水泥的用量因被一部分矿物外掺料取代而减小，由于加入高效减水剂，在满足施工要求的情况下、用水量较小（一般水胶比不大于0.40），因此，在达到设计强度时能满足各种复杂的施工要求。但是，高性能混凝土相对普通混凝土而言，在提高施工性能和耐久性的同时，对原材料的品质要求更高、对混凝土的生产

3、施工也提出了更高的要求，而且早期强度较普通混凝土有所下降。3、铁路混凝土对耐久性的要求铁路客运专线要求混凝土结构使用寿命100年，因此，混凝土耐久性成为混凝土设计的关键。混凝土耐久性是一个复杂的问题，具体来说，是指混凝土结构抵抗气候作用、化学侵蚀、磨损和应力变形使混凝土开裂等一系列不利因素性能的能力。包括：护筋性、抗裂性、抗渗性、抗冻性及抗碱骨料反应等性能。4、高性能混凝土设计试配由于客运专线高速铁路高性能混凝土对耐久性的要求，同时，对大跨度混凝土梁，还要考虑如何控制混凝土材料的收缩徐变和提高抗裂从而减小桥梁跨中下挠，保证混凝土质量和按期完工有一定的冲突。为了满足工期要求，又不降低混凝土质量，

4、 对理论配合比进行了多方面优化对比试验。经过反复的试配工作，分别对比研究纤维对混凝土工作性、抗压强度、早期弹性模量及抗折强度的影响；对比研究P.O42.5水泥和P.II52.5水泥对混凝土工作性、强度及弹性模量的影响；对比矿物掺合料对混凝土工作性、强度及弹性模量的影响。成型C55与C50基础配合比，每组成型9个150×150×150mm3立方体抗压强度试件，6个150×150×300mm3抗折强度试件，6个150×150×300mm3棱柱体轴心抗压强度及静弹性模量试件。具体试验配合比情况如下： No.水水泥粉煤灰矿粉砂石子PVA纤维减

5、水剂坍落度备注114739298 0703105604.90210P.O42.5水泥215047000728104704.70240P.O42.5水泥3150357113072610471.34.70190P.O42.5水泥41503571130726104704.70210P.52.5水泥5150357113072610471.34.70190P.52.5水泥61483438648690108004.77220P.O42.5水泥经现场测试新拌混凝土的扩展度一般在450530mm之间，半小时坍落度损失2030mm，一小时坍落度损失3050mm，含气量在2%5%；由此可以看出，以上配合比均满足现

6、场施工需要。试验后期对各个配合比进行了力学试验，其结果如下：No.抗压强度/MPa抗折强度/MPa静弹性模量/GPa7d28d7d28d7d28d156.579.74.96.42342.3229.641.45.67.71937.5344.662.74.98.61941.6441.356.84.87.12338.1544.359.65.47.82239.7653.663.2/34.640.3通过上述对比分析，结合现场情况及工期要求，最后选定6号配合比作为沪杭客运专线松江特大桥连续施工使用的理论配合比。后经东南大学专家建议，在松江特大桥跨A5高速公路连续梁施工中，外掺减缩剂3.84kg/m3，以减

7、小混凝土收缩徐变。在对外掺了减缩剂的混凝土进行了力学强度试验，结果3天强度为32.8MPa，7天强度为51.9 MPa，28天强度为62.7 MPa， 7天弹模为33.7 GPa，28天弹模为41.0 GPa，试验结果较掺减缩剂之前早期强度有所下降，但能满足现场施工。再对选定的6号配合比进行耐久性检验，试验结果为： 28天电通量767库伦、抗裂性良好，环形试件无裂纹、抗渗等级大于P20、抗冻性：200次快速冻融循环试验后试件质量损失率Wn=0.9%,试件相对动弹性模量损失率P=92%。由此，6号混凝土配合比各项指标均能满足现场大跨度连续梁施工要求。5、高性能混凝土生产管理根据沪杭客运专线松江特

8、大桥施工组织设计及现场安排，沪杭客运专线松江特大桥跨A5高速公路连续梁混凝土浇筑时间为2010年2月至2010年5月，特别是前半段时间，上海地区平均气温很低，有时最低气温甚至在0以下。在这样的低温下浇筑混凝土，对混凝土早强非常不利，我们在混凝土生产过程中从原材料开始对各个环节进行了加热保温措施，以保证混凝土的入模温度。对拌和站主要采取以下几个措施：第一，对拌和用水进行加热，采用通入蒸汽对拌和用水加热至2030；第二，对外加剂储罐采取棉被包裹保温措施；第三，对混凝土运输罐车采取棉被包裹保温措施，以保证在混凝土运输过程中保温。同时，在拌和站对选定的混凝土配合比进行了生产试拌,结果发现，刚出机的混凝

9、土拌和物性能很好，坍落度220mm、扩展度490mm,但是放置半小时至一小时后，混凝土出现坍落度增加，半小时坍落度达240mm，扩展度580mm,并开始泌水离析的异常现象，经过分析发现，是由于使用的聚羧酸高效减水剂对温度的敏感性造成了上述现象。由于混凝土配合比在试验室试拌时（8月份）气温较高，实际生产使用时（2月份）气温较低，而外加剂供应商此时未调整聚羧酸高效减水剂的配方，造成了低温环境下出现坍落度不降反增、且泌水离析。对此联系聚羧酸高效减水剂供应商要求他们及时调整配方，以适应温度变化的要求。经过聚羧酸高效减水剂厂方调整后再进行试拌，混凝土各项性能指标均满足了现场浇筑要求。6、高性能混凝土浇筑

10、现场控制高性能混凝土质量要靠现场控制管理，良好的现场管理才能最大程度提升混凝土的耐久性。加强现场管理，对混凝土浇筑前后进行周密的部署，保证浇筑过程顺利和浇筑后的养生质量是实现高性能混凝土耐久性的关键，且养生是否得当直接关系到工程进度。为保证混凝土浇筑过程顺利进行，在混凝土浇筑前组织有关部门及架子队进行技术交底，并对浇筑过程中可能发生的问题逐一做了提前预案。在混凝土浇筑过程中，试验人员24小时跟班，随时监控混凝土质量，并在浇筑现场取样，留置混凝土试件。沪杭客运专线松江特大桥跨A5高速公路连续梁由于工期紧张，且采取悬臂浇筑施工工艺，该工艺要求混凝土早强、早期弹模发展快、收缩徐变小、且抗裂。按工期排

11、定的计划混凝土浇筑后4天张拉。施工时气温偏低，且为了减小收缩徐变，混凝土掺入了一定量的减缩剂。上述种种因素，都对早期强度不利。在松江特大桥跨A5高速公路连续梁396#墩0#块浇筑后3天现场同条件试件抗压强度（试件放置在桥墩底部）40.7MPa，弹模31.4GPa，4天现场同条件试件抗压强度（试件放置在桥墩底部）42.3MPa，弹模33.1GPa，达不到张拉要求；同时，松江特大桥跨A5高速公路连续梁397#墩0#块浇筑后3天现场同条件试件抗压强度（试件放置在桥墩底部）42.6MPa，弹模31.7GPa，4天现场同条件试件抗压强度（试件放置在桥墩底部）43.8MPa，弹模33.0GPa，也无法达到

12、张拉要求，直到混凝土浇筑后第5天，混凝土强度、弹模才满足了张拉的要求。按此进行，将无法按工期完成该桥施工。后来经过分析研究，认为有两个方面可以改进，第一，现场对混凝土养生保温措施不够，在0#块浇筑后，现场只对混凝土进行了简单的包裹覆盖养生，没有采取加温养生。有试验研究表明，混凝土在浇筑后24内的养生温度混凝土早期的强度影响极为关键。为此，现场施工人员对混凝土浇筑后的养生重新做了处理。保证了混凝土浇筑后的养生质量。第二，现场同条件试件不能完全代表工程实体，因为在环境温度较低时，工程实体由于混凝土方量很大，浇筑后水泥水化产生大量的热，可以替代一部分环境温度来保证混凝土中水泥的水化，这样有利于早期强

13、度的形成，而现场同条件试件由于在当时外界气温（5）很低的情况下，体积很小，自身产生的热量微乎其微，所以环境温度不能满足水泥水化需要。资料显示，当温度低于5时，水泥水化非常缓慢，甚至停止水化。为此，我们加强现场混凝土同条件试件的管理，在混凝土浇筑后同条件试件分别放置在梁面、箱内、和地面，进行对比。在松江特大桥跨A5高速公路连续梁396#墩1#段和397#墩1#段浇筑后现场同条件试件试验结果如下：松江特大桥396#墩1#段现场同条件试件试验结果摆放位置3天4天抗压强度弹模抗压强度弹模地面41.1 MPa32.4GPa42.8 MPa33.4 GPa箱内48.7 MPa35.2 GPa51.8 MP

14、a36.2 GPa梁面44.8 MPa33.9 GPa49.1 MPa35.5 GPa松江特大桥397#墩1#段现场同条件试件试验结果摆放位置3天4天抗压强度弹模抗压强度弹模地面41.1 MPa32.4GPa42.8 MPa33.4 GPa箱内48.7 MPa35.2 GPa51.8 MPa36.2 GPa梁面44.8 MPa33.9 GPa49.1 MPa35.5 GPa同时对箱梁实体进行回弹试验，回弹结果表明，4天混凝土强度在48 MPa以上。上述试验表明，箱内同条件试件基本能代表工程实体，同时参照梁面试件强度，这样就保证了4天张拉的要求。7、结论本文通过高性能混凝土在沪杭客运专线松江特大桥跨A5连续梁施工中的应用，简要阐述了高性能混凝土在铁路客运专线大跨度桥梁施工中的应用管理。总结了沪杭客运专线松江