李進(jìn)輝，秦明強(qiáng)，焦運(yùn)攀，劉 松

(1.中交武漢港灣工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖北武漢 430040;2.長(zhǎng)大橋梁建設(shè)施工技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢 430040)

寧波市軌道交通工程處于濱海地區(qū)，設(shè)計(jì)使用壽命為100年，混凝土建設(shè)和使用環(huán)境較為惡劣，主要表現(xiàn)在:①腐蝕介質(zhì)濃度較高。工程沿線地下水礦化程度較高，Cl-含量大(大多為500～2 000mg/L，部分標(biāo)段接近5 000mg/L)，SO2-4含量21～382 mg/L，對(duì)混凝土有一定的腐蝕性。②碳化腐蝕嚴(yán)重。工程主體結(jié)構(gòu)受碳化環(huán)境影響明顯，在未來(lái)運(yùn)營(yíng)期間CO2含量將隨車(chē)流和客流量增大而增加，加劇對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的碳化作用。③工程所處位置地質(zhì)條件較差，地下水位高。④寧波地處重酸雨區(qū)，對(duì)高架區(qū)間混凝土結(jié)構(gòu)存在酸腐蝕隱患。以上建設(shè)和服役環(huán)境條件對(duì)混凝土耐久性提出了較高的要求［1-2］。本文針對(duì)城市軌道交通工程混凝土耐久性要求高的特點(diǎn)，考慮工程使用環(huán)境的侵蝕特性，結(jié)合設(shè)計(jì)要求和當(dāng)?shù)卦牧锨闆r，在專(zhuān)題研究的基礎(chǔ)上提出混凝土耐久性技術(shù)要求和保證原則，為工程混凝土的施工提供技術(shù)指導(dǎo)和支持，并為類(lèi)似工程的施工提供參考和借鑒。

1 混凝土耐久性保證原則

1)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)

采用整體論方法，綜合考慮設(shè)計(jì)、施工、使用、管理、維修等要求和措施，遵循“以防為主”的方針，重點(diǎn)在于預(yù)先設(shè)防并兼顧經(jīng)濟(jì)性，確定采用高性能混凝土作為本工程的基本耐久性措施，并研究確定高性能混凝土的耐久性技術(shù)指標(biāo)。

2)因地制宜地提出原材料控制指標(biāo)

結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、工程相關(guān)文件要求，參考寧波軌道交通工程調(diào)研和試驗(yàn)結(jié)果，因地制宜地提出本工程的混凝土原材料控制指標(biāo)要求。

3)以整體論原則配制高性能混凝土

本工程混凝土配合比設(shè)計(jì)遵循整體論，以滿(mǎn)足耐久性指標(biāo)為基本原則，對(duì)主體工程的不同結(jié)構(gòu)形式、強(qiáng)度等級(jí)和環(huán)境腐蝕等級(jí)、施工方法分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。

4)嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量

針對(duì)本工程不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及腐蝕環(huán)境，為保證混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，對(duì)混凝土的施工各環(huán)節(jié)提出嚴(yán)格控制要求。

5)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性后評(píng)估

針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)所處不同的環(huán)境，隨機(jī)取出一定試塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)暴露，以現(xiàn)場(chǎng)暴露試塊數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用壽命預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)在氯鹽、碳化或硫酸鹽侵蝕環(huán)境下的使用壽命，為工程后期維護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 混凝土耐久性對(duì)策

2.1 提出混凝土耐久性技術(shù)指標(biāo)

通過(guò)設(shè)計(jì)文件及環(huán)境調(diào)研，結(jié)合設(shè)計(jì)使用壽命，提出了抗氯離子滲透性指標(biāo)和抗裂性能要求［3］，見(jiàn)表1及表2。

2.2 優(yōu)選混凝土用原材料

2.2.1 膠凝材料

1)水泥應(yīng)采用符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《通用硅酸鹽水泥》(GB 175)強(qiáng)度等級(jí)為42.5的普通硅酸鹽水泥或Ⅱ型硅酸鹽水泥;C3A含量控制在6% ～10%;堿含量(按Na2O當(dāng)量計(jì))低于0.6%。

表1 混凝土電通量和氯離子擴(kuò)散系數(shù)要求

表2 混凝土抗裂性能要求

2)礦粉主要控制活性指數(shù)、比表面積，選用S95級(jí)礦粉，比表面積為400～450m2/kg。

3)粉煤灰必須來(lái)自燃煤工藝先進(jìn)的電廠，應(yīng)選用Ⅰ級(jí)或Ⅱ級(jí)粉煤灰，其燒失量宜＜5.0%，需水量比應(yīng)＜105%;配制C50及以上等級(jí)混凝土?xí)r，需水量比應(yīng)＜100%，燒失量不宜＞5%。粉煤灰應(yīng)組分均勻、各項(xiàng)性能指標(biāo)穩(wěn)定，不得使用高鈣灰。

2.2.2 集料

1)不得采用可能發(fā)生堿集料反應(yīng)(AAR)的活性集料。

2)混凝土中初始氯離子含量對(duì)壽命影響較大，故不得使用海砂;水溶性氯化物(折合氯離子含量)應(yīng)不超過(guò)骨料重量的0.02%。

2.2.3 外加劑

1)宜采用聚羧酸類(lèi)高性能減水劑，減水率應(yīng)不低于25%，含固量應(yīng)＞20%，混凝土1 h坍落度損失小于初始值的10%，泌水率比≤60%，28 d收縮率比≤105%。C50預(yù)制混凝土襯砌管片使用的減水劑減水率不宜低于25%，含固量應(yīng)＞20%，28 d收縮率比≤100%。

2)減水劑中氯離子含量(按折合含固量計(jì))≤0.6%，總堿量(按折合含固量計(jì))≤15%。

2.3 采用高性能混凝土

2.3.1 混凝土配合比設(shè)計(jì)原則

混凝土配合比設(shè)計(jì)以耐久性為核心，抗裂性與抗?jié)B性并重，兼顧混凝土力學(xué)性能、工作性能等各項(xiàng)性能。混凝土配合比設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)不同結(jié)構(gòu)部位、不同環(huán)境作用等級(jí)、不同設(shè)計(jì)要求和不同施工方法分別進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)新拌混凝土工作性能、硬化混凝土力學(xué)性能以及耐久性指標(biāo)的測(cè)定，確定以耐久性為目標(biāo)的最終配合比。

2.3.2 高性能混凝土配制方案

采用普通硅酸鹽水泥或Ⅱ型硅酸鹽水泥、大摻量礦物摻合料(優(yōu)質(zhì)粉煤灰和磨細(xì)礦渣復(fù)摻)和性能優(yōu)良的聚羧酸外加劑，選取適中的水膠比、盡量降低膠材用量和水泥用量，配制出抗?jié)B性好、體積穩(wěn)定性高和抗裂性能優(yōu)良的混凝土。各等級(jí)高性能混凝土配制技術(shù)方案如表3所示。

表3 高性能混凝土配制方案

2.3.3 抗裂性要求

宜通過(guò)限制混凝土早期強(qiáng)度的發(fā)展有效控制早期熱開(kāi)裂。要求24 h抗壓強(qiáng)度≤12 MPa，對(duì)抗裂要求較高的構(gòu)件，不宜＞10mPa;對(duì)于有預(yù)應(yīng)力張拉的構(gòu)件，此要求可適當(dāng)放寬。C50預(yù)制混凝土襯砌管片不做此項(xiàng)要求。

2.4 嚴(yán)格控制混凝土施工質(zhì)量

混凝土施工質(zhì)量是保證混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵，包括混凝土攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗、拆模與養(yǎng)護(hù)、施工縫與后澆帶、預(yù)制管片施工、夏季施工直至混凝土質(zhì)量檢驗(yàn)，均應(yīng)嚴(yán)格控制，在軌道交通工程混凝土施工中，應(yīng)著重注意以下幾個(gè)方面。

2.4.1 預(yù)制混凝土襯砌管片施工

1)預(yù)制混凝土襯砌管片坍落度冬季宜控制在30～50mm，夏季宜控制在50～70mm。

2)預(yù)制混凝土襯砌管片蒸汽養(yǎng)護(hù)制度應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定，升溫速度不宜超過(guò)15℃/h，降溫速度不宜超過(guò)20℃/h;恒溫最高溫度不宜超過(guò)60℃。蒸養(yǎng)過(guò)程中應(yīng)定時(shí)進(jìn)行測(cè)溫并記錄。采用蒸養(yǎng)房蒸養(yǎng)時(shí)，應(yīng)在各區(qū)間(靜養(yǎng)、升溫、恒溫和降溫)用門(mén)簾隔開(kāi)。

3)預(yù)制混凝土襯砌管片脫模時(shí)強(qiáng)度應(yīng)＞15mPa，且混凝土溫度與環(huán)境溫度之差應(yīng)＜20℃。

4)預(yù)制混凝土襯砌管片拆模降溫后宜置于水池中養(yǎng)護(hù)14 d以上;出水后應(yīng)采用覆蓋保濕養(yǎng)護(hù)，整個(gè)養(yǎng)護(hù)過(guò)程時(shí)間不得＜14 d。

5)預(yù)制混凝土襯砌管片脫模強(qiáng)度、出廠強(qiáng)度、28 d評(píng)定強(qiáng)度、抗水壓滲透和抗氯離子滲透試驗(yàn)試件應(yīng)在澆筑地點(diǎn)隨機(jī)取樣。脫模強(qiáng)度、出廠強(qiáng)度宜根據(jù)同條件養(yǎng)護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件的混凝土強(qiáng)度確定;28 d評(píng)定強(qiáng)度試件隨預(yù)制混凝土襯砌管片同條件蒸養(yǎng)后轉(zhuǎn)入標(biāo)養(yǎng)至28 d。

2.4.2 施工縫與后澆帶的施工

1)明挖車(chē)站、通道、風(fēng)道等結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)設(shè)施工縫分段澆筑，底板分段長(zhǎng)度不宜超過(guò)24 m，側(cè)墻和頂板分段長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。宜采用分段跳槽或設(shè)后澆帶的方法施工。

2)底板上連續(xù)澆筑墻體結(jié)構(gòu)時(shí)，水平施工縫宜設(shè)置在距墻底≥1 m的位置。

3)施工縫表面要鑿毛，剔除浮石、浮漿和雜物等，清理干凈，用水沖刷后，在表面鋪上厚度為20～25mm的與混凝土同配合比的砂漿或涂刷環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)的界面劑，然后繼續(xù)澆筑混凝土。

4)后澆帶混凝土采用微膨脹混凝土或者增設(shè)構(gòu)造加強(qiáng)筋，采用微膨脹混凝土?xí)r應(yīng)蓄水養(yǎng)護(hù)≥14 d。

2.4.3 大體積混凝土施工

1)大體積混凝土宜事先通過(guò)溫度、應(yīng)力計(jì)算，分析確定混凝土的澆筑溫度、合理工序和養(yǎng)護(hù)方法，預(yù)測(cè)施工過(guò)程中溫度與應(yīng)力的發(fā)展，并提出合理的溫控標(biāo)準(zhǔn)和溫控措施。

2)明挖車(chē)站宜采用復(fù)合墻體系，圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻分離設(shè)置，中間設(shè)置柔性防水隔離層，避免側(cè)墻結(jié)構(gòu)混凝土硬化過(guò)程中受到地下連續(xù)墻約束而出現(xiàn)開(kāi)裂，保證結(jié)構(gòu)防水抗?jié)B效果。

3)應(yīng)優(yōu)化施工方案，如分塊、分段施工縫位置、澆筑順序和后澆帶的設(shè)置，以盡量減少新澆混凝土硬化收縮過(guò)程中的約束拉應(yīng)力［4-5］。

2.4.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

1)對(duì)墻體和柱體結(jié)構(gòu)，拆模前可在適當(dāng)時(shí)間松動(dòng)模板，向模板內(nèi)淋水養(yǎng)護(hù)，直至拆模。拆模后，可采用涂刷養(yǎng)護(hù)劑或覆蓋噴水方法養(yǎng)護(hù)。

2)明挖車(chē)站、通道、風(fēng)道的底板、中樓板和頂板混凝土澆筑完畢抹面后，應(yīng)立即嚴(yán)密覆蓋，終凝后潮濕養(yǎng)護(hù)，宜采用蓄水養(yǎng)護(hù)，蓄水厚度不宜＜200mm。底模拆除后，應(yīng)保持混凝土表面濕潤(rùn)，避免上下表面有較大的濕度和溫度差。

3)明挖車(chē)站、通道、風(fēng)道的側(cè)墻，拆模時(shí)間不宜＜3 d。拆模后應(yīng)進(jìn)行濕養(yǎng)護(hù)，濕養(yǎng)時(shí)間不應(yīng)＜14 d。

3 結(jié)語(yǔ)

遵循混凝土耐久性保證原則，優(yōu)選混凝土用原材料，采用高性能混凝土，在施工全過(guò)程及各環(huán)節(jié)中嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，并開(kāi)展混凝土耐久性后評(píng)估來(lái)驗(yàn)證混凝土的耐久性，上述耐久性綜合對(duì)策為寧波軌道交通工程混凝土的耐久性提供了有利的保障。根據(jù)目前工程的施工情況，原材料控制質(zhì)量較好，混凝土各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;混凝土施工性能穩(wěn)定，施工后混凝土結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)量無(wú)明顯缺陷，力學(xué)性能及耐久性能良好;大體積混凝土也未出現(xiàn)有害裂縫。

［1］張利俊，劉超，張成滿(mǎn)，等.北京地鐵工程混凝土早期裂縫控制［J］.商品混凝土，2006(6):25-30.

［2］吳中偉，廉慧珍.高性能混凝土［M］.北京:中國(guó)鐵道出版社，1999.

［3］中華人民共和國(guó)住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB/T 50476—2008 混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

［4］中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.TTS 202-1—2010 水運(yùn)工程大體積混凝土溫度裂縫控制技術(shù)規(guī)程［S］.北京:人民交通出版社，2010.

［5］占文，秦明強(qiáng)，李進(jìn)輝，等.某地鐵車(chē)站大體積混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫控制技術(shù)［J］.鐵道建筑，2011(7):57-58.