浅谈铁路预应力混凝土简支T梁混凝土施工技术

浅谈铁路预应力混凝土简支T梁混凝土施工技术

潘儒卿

中铁大桥局第七工程有限公司湖北武汉430050

摘要：铁路预应力混凝土简支T梁，多为C50及以上标号的混凝土，结合以往混凝土工序经验与相关规范，从原材料的各项指标分析其对混凝土性能与浇筑过程的影响，简述混凝土浇筑的工序流程及控制要点，针对现场浇筑混凝土过程中出现的常见问题，给出相应的处理方法与注意事项，促进桥梁混凝土工序改进，从而确保工程质量。

关键词：原材料；拌合；浇筑；养护。

一、原材料

1.水泥：

1.1.水泥中的活性成分、强度大小直接影响着混凝土强度的高低。但水泥强度的提高，使混凝土强度的增长速度进一步加快，凝结时间缩短，收缩速度增加，混凝土早期开裂的可能性大大提高。

1.2.水泥细度对水泥的早期强度影响最大，水泥越细或比表面积越大，水泥水化诱导期越短，水泥水化热反应就越快，反应物表面积增大，使水化早期形成大量的水化产物，减少了浆体中的空隙，使水泥石较为密实，使水泥早期强度有很大的提高，引起徐变松驰能力下降，弹性模量增加。

1.3.水泥颗粒过细、水泥水化速度就会过快，水化热集中释放，导致混凝土收缩增大、抗裂性降低，对混凝土耐久性不利。因此应对水泥比表面积控制在一定范围，比表面积300-350m2/kg为宜；

1.4.凝结时间对混凝土施工有很大的影响。初凝结时间过短，往往来不及施工，甚至来不及运送到施工工地；终凝时间太长，又会使施工人员难以适应，妨碍工程进展。

2.粉煤灰：

2.1.掺入粉煤灰可改善新拌混凝土的和易性，增加混凝土的流动性，减少混凝土用水量，

抑制新拌混凝土的泌水，降低混凝土的水化热。

2.1.1.掺粉煤灰对耐久性的有利点如下：

2.1.1.1.提高抗Cl-离子渗透；

2.1.1.2.提高抗碱——集料反应；

2.1.1.3.提高抗硫酸盐侵蚀；

2.1.1.4.提高抗渗性；

2.1.1.5.防止早期裂纹。

2.2影响粉煤灰性能的主要指标有：

2.2.1.细度：细度大的粉煤灰耐久性差，实体中混凝土碳化较大。颗粒较粗的粉煤灰，多为海绵状多孔体、珠连体和没烧透的碳粒，其强度低、活性小，用于拌制混凝土，不但增加水泥浆体中的疏松颗粒，还会增加用水量，对砼质量有不良影响。

2.2.2.烧失量：粉煤灰中的未燃碳是有害成分，烧失量越大，含碳量越高，混凝土的需水量就越大，从而导致水胶比提高，严重影响了粉煤灰效用的充分发挥，同时粉煤灰烧失量过高会严重影响对混凝土中含气量的控制。

2.2.3.需水量比：需水量比是核心，关系到外加剂掺量，混凝土实际用水量等。影响需水量比的因素除了烧失量和细度外，还有含珠率、微珠的粒形状等等因素，是“先天”条件所决定，难以“后天”弥补。

3.矿粉：

矿粉是将粒化高炉矿渣经过粉磨达到规定细度的一种具有潜在活性的矿物掺合料，具有颗粒超细，活性较大的特点。可作为混凝土的掺和料取代部分水泥，是生产高性能混凝土的组成材料之一。

3.1.矿粉有以下优点：

3.1.1减少水泥用量，掺矿粉的混凝土，其早期强度基本不受影响，而后期强度因矿粉不断参与二次水化反应使混凝土强度得到快速较大增长。用矿粉等量取代部分水泥，即能降低成本，又能显著改善混凝土性能。

3.1.2.改善混凝土的工作性、增加混凝土的黏聚性、降低水化热、增进后期强度。

3.1.3.矿粉的微集料效应和二次水化作用可以使混凝土的孔径细化，连通孔减少，从而改善了混凝土孔结构，降低孔隙率，提高了混凝土密实度，提高抗渗和抗氯离子渗透性能。

3.1.4.混凝土掺入磨细矿粉后能延缓胶凝材料的水化速度，使混凝土的凝结时间延长，这一性质对大体积混凝土施工有利。

3.2.矿粉缺点：

3.2.1.收缩较普通混凝土稍大。随矿粉比表面积增大，收缩值增大（虽然收缩大，但早期抗裂性却不低于普通混凝土）。

3.2.2.矿粉比表面积大幅度降低，也会给混凝土带来诸多问题，如：粘聚性下降出现离析和泌水；凝结时间延长；早期强度降低，甚至后期强度也会不同程度降低等。

4.细骨料：

细骨料应选用及配合理、质地坚固、吸水率低、孔隙率小的天然河砂，也可以选用专门生产的人工砂，不得使用海砂。

细骨料是混凝土的主要组分，约占混凝土体积总量的30％～40％，其性质的好坏将直接影响到新拌混凝土和硬化后混凝土的性能，如和易性、强度、耐久性等。

4.1.砂的颗粒级配对混凝土的影响：

4.1.1.施工时砂子的粗细对新拌混凝土的流动性和坍落度有显著的影响。

4.1.2.混凝土的坍落度随砂子细度模数的减小成比例降低，两者近线性关系。当砂子过细时，其总体表面积增大，包裹砂子表面后剩下起润滑作用的水泥浆减少，砼的坍落度也相应降低。而当砂子过粗时，总体表面积减小，包裹砂子的水泥浆有大量残留，造成混凝土的保水性差，甚至不能捣实（即我们在现场所见的混凝土显得净是石子和砂浆是分离的现象）。

4.2.砂的含泥量对混凝土的影响：

4.2.1.对混凝土工作性的影响：

随着含泥量的增加，混凝土的初始坍落度愈来愈低，随着含泥量的升高，泥含量对外加剂及水的吸附越来越大，使得混凝土的用水量要加很多才能保证要求的流动性。随含泥量的增高，混凝土的保坍性能也越来越差。对现场施工带来不利影响。

4.2.2.对强度的影响：

泥的颗粒极细，会黏附在砂粒表面，影响砂粒与水泥浆体的黏结，导致新拌混凝土和易性不佳。为达到相应的和易性往往增加用水量来提高混凝土的流动性和坍落度，从而导致水灰比增大混凝土强度降低。另外含泥量过大会导致水泥与碎石间内摩擦力减小，内应力增加，产生滑动最终开裂，降低强度。当泥以团块存在时，会在混凝土中形成薄弱部分，对混凝土的质量危害更大，且混凝土强度越高影响越明显。

4.2.3.对混凝土的耐久性的影响：

含泥量对混凝土的耐久性有很大的影响。抗冻性、抗渗透性降低比较明显，因为混凝土中的含泥会影响混凝土的均匀性，水泥与碎石、水泥石之间的粘结;会在混凝土中形成不封闭的气孔;而且在冻融情况下，含泥膨胀比、收缩比与混凝土不一样，所以，很大程度上影响耐久性。

5.粗骨料：

粗骨料应有二级或多级级配混配而成。粗骨料的最大公称粒径不宜超过钢筋混凝土保护层厚度的2/3（严重腐蚀环境下不宜超过1/2），且不宜超过钢筋最小间距的3/4。

坚硬耐久的岩碎石，针、片状颗粒含量不应大于5%，目前使用的粗骨料粒径较小，粒径较小会造成混凝土无流动性，包裹性较差。要求是5~10mm以及10~20mm的粗骨料，比例在1:9到2:8之间。石子粒径较小，比表面积较大，需要更多的细骨料来进行包裹。这种情况下可以适当提高外加剂用量，适当提高砂率。

5.1.颗粒级配的影响：

颗粒级配差的碎石空隙率增大，在浆体量一定的情况下，填隙的砂浆多而包裹石头的砂浆变少，使混凝土的包裹性、粘聚性变差，从而不利于泵送与施工。

5.2.针片状影响：

针片状增加了新拌混凝土在流动过程中的摩擦阻力，致使坍落度、扩展度小，不利于泵送与施工。同样重量的碎石，针片状碎石的表面积大于扁圆、方圆形碎石。针片状碎石表面积大，吸水量也大，从而造成游离水

相对少而使流动性不好。同时，由于针片状碎石表面积大，就需要更多的砂浆去包裹它们；但在浆体量一定的情况下，针片状碎石含量多，却没有足够多的浆体去包裹碎石。致使混凝土粘聚性不好而出现泌水离析现象，最终影响混凝土的泵送与施工。在一定压力下，针片状碎石比扁圆、方圆状碎石容易断裂。因此，针片状颗粒含量多少，也影响混凝土抗压强度的高度。

6.外加剂：

复合型外加剂，主要成分是减水剂，其中还包括引气剂，缓凝剂。外加剂不能混用，应该与水泥有良好的适应性，每次更换外加剂的时候，需做适应性试验。外加剂过多会引起混凝土泌浆。减少外加剂的使用，增加水的使用可以让混凝土性能改善，但会提高水胶比，降低混凝土强度。

二、混凝土拌合

1.混凝土拌制前，应测定砂、石含水率，并根据测试结果和理论配合比，确定施工配合比。应对首盘混凝土的坍落度、含气量、泌水率、凝结时间、匀质性和拌和物温度等进行测试。

2.混凝土下料顺序：骨料、水和外加剂、粉剂。

3.粉剂、水、外加剂的偏差为1.0%，骨料偏差为2.0%

4.混凝土水胶比不应大于0.35，掺合料的最大参量不应大于水泥质量的25%

5.控制拌合物性能：坍落度、含气量、入模温度（10~30度），每50方测一次。

6.每盘搅拌时间不少于120s，冬季施工要求达到180s。

三、混凝土浇筑

1.混凝土浇筑方法：横向分层，每层300mm~400mm，斜向分段，每段约4m~8m。

2.混凝土浇筑时模板温度保持在5℃~35℃，当模板温度低于0℃或高于40℃时要采取升温和降温的措施混凝土入模温度在10℃~30℃，含气量应控制在3%-4%,每次浇筑前应按对混凝土拌合物的温度和含气量进行现场测试，入模温度、含气量、砼坍落度、泌水率首盘检测一次，做好记录；以后每50立方抽测1次，且每片梁不少于3次。模板温度浇注前测试1次，整个混凝土浇注过程，试验室全程监控，随时调整。

3.混凝土为一次性连续浇筑成型，混凝土滞留不超过1个小时，浇筑间断时间不超过2个小时，浇筑完成时间不超过3.5个小时。

4.灌筑中途若偶遇大雨，需及时用防雨棚遮盖，减少雨水进入模板内，降雨太大可将整梁全部覆盖且暂停灌筑10～20min，待暴雨变小再继续浇筑，浇筑完成后对整个梁进行及时的覆盖；在雨水持续无法减小的情况下，需一边浇筑一边覆盖，不得长时间间断。

5.混凝土振捣。梁体腹板混凝土采用附着式侧振与插入式振捣棒相配合的振捣方式，其中侧振为主，在混凝土浇筑点前后4m必须上、下、前、后同时开启震动器，振动时间每次为20～30s，振动次数2～3次，以混凝土不再下沉，不出现气泡，表面泛浆为度。

四、混凝土养护

1.冬季施工采用蒸汽养护时，应实施跟踪养护，使棚温与梁体内水化热相适应。蒸汽养护分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。静停时间不少于4h，静停时表面温度不低于5℃，升温速度不大于10℃/h，恒温时棚内各部位的温度差不超过5℃，梁体芯部（梁端中央深入300mm处）混凝土温度不应大于60℃，恒温时间有试验决定，降温速度不应大于10℃/h，梁体混凝土芯部与表层、表层与环境温差不超过15℃时，方可拆除保温措施。蒸汽养护结束后进入自然养护。当有试验数据证明时，可采用跟踪梁体表层温度（棚内温度）监测，代替梁体芯部温度监测。

2.自然养护时，混凝土梁面宜采用保温、保湿材料予以覆盖，或采用桥面蓄水保湿。梁体洒水次数应能使混凝土表面保持充分潮湿，保湿养护不应少于14天。

参考文献：

[1]《TB/T3043-2005预制后张法预应力混凝土铁路简直T梁技术条件》

[2]《TB10424-2010铁路混凝土工程施工质量验收标准》

[3]《TB10203-2002铁路桥涵施工规范》