高铁桥梁施工中混凝土原材料质量控制探究

高铁桥梁施工中混凝土原材料质量控制探究

薛 ,凯

（中铁十局集团第四工程有限公司，江苏省南京市，210046）

摘要：混凝土的原材料非常丰富，并且价格并不昂贵，生产工艺较为简单，故在建筑工程项目实际施工中被广泛应用，适用范围较为广泛。混凝土的抗压强度非常良好，具有良好的耐久性、强度等级较宽等优点，在各种建筑工程项目中变成关键的建筑材料。

关键词：混凝土；原材料；高铁桥梁。

作者简介：薛凯（1988年3月），男，汉族，吉林榆树人，工程师。

一、高铁桥梁实际施工中管控混凝土原材料质量的意义

混凝土的原材料非常丰富，并且价格并不昂贵，生产工艺较为简单，故在建筑工程项目实际施工中被广泛应用，适用范围较为广泛。混凝土的抗压强度非常良好，具有良好的耐久性、强度等级较宽等优点，在各种建筑工程项目中变成关键的建筑材料。在桥梁工程的实际施工中，必然会使用到混凝土材料，混凝土是整个建筑工程实际施工中极为关键的原材料，混凝土自身质量会影响一个工程项目的建筑质量，其也是对企业经济效益、社会口碑等进行衡量的关键指标，而由于混凝土质量会对建筑工程质量产生直接的影响，混凝土的质量又是由其原材料质量、配制方式等决定的，因此在高铁桥梁工程的实际施工中，控制混凝土原材料的质量是整个建筑项目施工中的关键工作，混凝土原材料是建筑工程的主体材料，质量管控工作的重要性自不必细说，强化高铁桥梁工程实际施工混凝土原材料的质量管控工作，是整个高铁桥梁工程建筑施工中的关键所在。

二、高铁桥梁施工过程中混凝土原材料质量影响因素

（一）原材料拌合质量

在高铁桥梁的建设过程中，原料的质量受混合程度的影响。混凝土作为建筑工程中不可缺少的材料，其质量直接影响到工程的整体质量，施工技术都受到了极大的关注，在高铁桥梁施工过程中，混凝土施工面临着许多常见的故障，如果控制和监督不好，将直接威胁到工程的质量，此外，混凝土原材料的主要成分是水、水泥、粗细骨料及外加剂，这些混凝土材料按一定比例混合，并与混凝土振动器混合，形成致密硬化的人造石，在混凝土捣固过程中，水泥、水和化学外加剂将砂石紧密结合在一起形成固化石，因此混凝土的耐久性、性能和硬化强度往往与原材料的质量有关。

（二）水泥质量

水泥是混凝土中的重要原料，也是在工程施工中的使用最多的工程材料。根据具体施工项目和目的的不同，水泥具有较多的规格。在生产和生活中具有重要的区分和使用价值。不同的水泥规格在与水掺杂后会在不同的时间内凝固，并呈现出不同的硬度和强度。在高铁桥梁的施工中，由于过往的车辆重量较大、次数较多，需要高强度的型号使用，并在混凝土的掺杂中注意比例的设定。另外，在高铁桥梁的施工中，不同的工序和位置对于水泥的要求不相同，为了综合利用自然资源，节约工程成本，要明确不同规格的使用，减少低标准高规格的投入。

（三）粉煤灰质量

粉煤灰作为混凝土的掺合料，粉煤灰掺胶凝材料用量20%至30%或根据试验确认可起到节约混凝土单价成本、且在混凝土应用中可以起到活性作用从而缩短水泥与粉煤灰之间缝隙，填充作用能有效提高它的结构密度、形态作用能有效提高它的结构密度、后期强度能得到很大提高、耐久性、流动性保水性等作用，防止使用劣质粉煤灰，使用前应严格控制质量，使粉煤灰发挥更大、更好的效果。

（四）砂石质量

砂石骨料在混凝土中有着非常重要的作用，它起着骨架作用，传递应力，即使没有水泥浆，骨料亦可支撑载重，同时抑制收缩，防止开裂。随着混凝土技术的发展与完善，高性能混凝土中，骨料已被当成主要的骨架结构材料，而水泥用量相较以前则逐渐减少，同时砂石在混凝土拌合物中也起到了粘聚和保水作用，良好的砂石级配能有效防止混凝土发生离析或是泌水，作为细骨料之一的砂子，与胶凝材料及水拌合后的浆体量及浆体状态是影响混凝土和易性，流动性的决定性因素，优异的级配砂能够最大程度的填充混凝土的空隙，减少混凝土级配不良带来的原生缺陷数量，从而提高混凝土的强度及耐久性，粗骨料骨料作为混凝土材料中用量最大的组分，对混凝土体积安定性，均匀性及最终强度起到重要影响，粗骨料石子是混凝土中用量最大的成份，粗骨料石子的最大粒径，石子的母岩品种，母岩强度，吸水率等性能均会对拌合、运输、施工有着不同程度的影响。

（五）外加剂质量

外加剂是混凝土作为高铁桥梁施工的主要材料之一，对混凝土的强度、实用性和耐久性有着重要的作用，是混凝土振动加固不可缺少的原材料。其次，考虑到化学外加剂的凝结时间比水泥长，为了保持混凝土坍落度不变，工作人员必须积极控制化学外加剂的用量并有效控制水的增加，因此可见，化学外加剂的质量控制属于混凝土原材料检测的重要因素。

三、高铁桥梁施工过程中混凝土原材料质量控制

（一）混凝土原材料的配制比例要精准

在混凝土材料的实际生产过程当中，对混凝土原材料的配制比例进行严格管控，是确保混凝土材料质量的关键环节。混凝土原材料的配制比例一定要使用重量比的方式，并且要基于施工现场中可使用的原材料现状来明确到桥梁工程实际施工所需要的配比，设计配合比前应先计算试配强度，混凝土标号等级之上考虑混凝土标准差1.646×对应的混凝土标准值、水下混凝土应在上述基础上×1.15系数，水胶比的确认应考虑碎石回归系数、粉煤灰影响系数及水泥的富裕系数，混凝土原材料的配制计量一定要做到精准，符合实际施工的相关要求，满足设计方案的相关标准，试拌时应及时对坍落度、含气量、凝结时间、坍落度含气量损失混凝土容重进行测试，且对混凝土粘性、泌水、粘聚性、流动性、柔软度进行判断是否满足现场生产需求，试块成型后应根据设计图纸或环境等级进行、混凝土抗压强度、收缩率弹性模量、抗渗、电通量、抗冻性、等指标进行试验，合格的混凝土原材料以及精确的配制比例是确保混凝土质量的关键所在。使用配合比前应计算混凝土中碱含量、氯离子含量、三氧化硫含量有害物质需满足规范要求方可使用。

（二）水质质量控制

桥梁施工过程中混凝土原材料质量控制需要从强化水质检测入手，施工企业在强化水质检测时首先应当清醒的认识到，施工过程中使用的水资源质量直接影响到其他原材料的混合效果，因此施工企业需要严格控制高铁桥梁施工中使用的混凝土的水质。其次，施工企业在强化水质检测时还应当确保混凝土使用水的质量符合国家制定的有关标准，使用前进行检测，如钢筋混凝土应控制PH值＞6.5、不溶物含量＜2000mg/L、可溶物含量＜5000mg/L、氯化物含量＜1000mg/L、(混凝土处于氯盐环境下应控制＜200mg/L)硫酸钠含量＜2000mg/L、碱含量小于1500mg/L、抗压强度比≥90%、凝结时间差≤30min，检验结果需满足规范要求方可使用，因此施工企业需要严格控制高铁桥梁施工中使用的混凝土的水质，检测频率应按照一年至少检验一次，如同一水源的涨水季节需再次检验进行确认，严禁含有酸、碱性物质、油类和有机物等有害物质，降低混凝土质量。此外，我们还必须避免混凝土中含有影响地下水和其他非饮用水水质的物质，施工企业需要严格控制水源酸碱度和有害物浓度，避免混凝土中的离子损失，也避免水资源使用性能受到损害。

（三）水泥质量控制

水泥是混凝土重要组成部分，水泥的综合性能对混凝土质量具有直接影响，有必要加强水泥使用前质量控制，所以水泥使用前应对水泥进行全项检测后方可使用，应控制比表面积300m²/kg～350 m²/kg、凝结时间初凝≥45min，终凝≤600min（硅酸盐水泥终凝≤390min）安定性合格、强度如普通硅酸盐水泥42.5，3d抗折强度≥3.5Mpa、抗压强度≥17Mpa，28d抗折强度≥6.5Mpa、抗压强度≥42.5Mpa、烧失量≤3.5%、游离氧化钙≤1.0%、氧化镁含量≤5.0%、三氧化硫含量≤3.5%、氯离子含量≤0.06%、碱含量≤0.8%、熟料中的铝酸三钙≤8.0%，施工前应及时自检比表面积、凝结时间、安定性、强度指标检验合格后方可使用。桥梁施工需要具有极强的耐久性与抗压性能，所以一般会使用高标号水泥，以保证施工质量，一般在确定水泥种类时，需要参考有关技术规范标准，结合施工经验，同时考虑施工所在地理环境，选择性能较好的水泥，其中42.5号普通硅酸盐水泥使用范围较广泛，且满足大部分施工要求，所以在桥梁施工中获得了普遍运用，此外，施工单位还需要加大水泥综合性能试验检测，全项检测应为六个月，如水泥出场日期达三个月，应进行外观检查是否受潮、是否有结块、再次进行强度及凝结时间检测复验确认，复验结果合格后方可使用。

（四）粉煤灰质量控制

粉煤灰使用前应进行全面检测，如使用F类I级灰时应控制细度≤12%、需水量比≤95%、烧失量≤5.0%、氯离子含量≤0.02%、含水量≤1.0%、三氧化硫含量≤3.0%、半水亚硫酸钙含量≤3.0%、氧化钙含量＜1.0%、游离氧化钙含量≤1.0%、三氧化硅、三氧化二铝和三氧化二铁总量≥70%、密度≤2.6g/cm³、活性指数28d≥70%、粉煤灰进场时，可以上车取样，为防止罐车内部存在夹层，质量不一，应使用取样器：在直径为100mm 的粉煤灰上料钢管上，距离地面垂直高度约 1.5米的位置，焊接一个取样专用小锥体套管，在每车前、中、后，三个部位进行取样，样品综合后根据外观及气味进行初步判断、可在烧杯中加入适当水，再加入粉煤灰，搅拌均匀，查看浆体颜色。若粉煤灰颜色发黑，水面有油珠，则该粉煤灰为浮油灰，若没有此类现象，则闻气味。如果能闻到刺鼻的氨气味道，该粉煤灰为脱硝灰应该退货。如无上述情况应对细度、烧失量、需水量比、游离氧化钙指标进行检验，检验合格放方可打入搅拌站罐里内。

（五）砂石质量控制

目前，随着天然河沙的禁采及限用，导致人工机制砂的登台，机制砂种类繁多，不同母岩破碎，不同破碎方式，不同清洗方式的机制砂有着天差地别的性能差异，因此，砂石骨料的颗粒级配、粒型、表面特征、针片状颗粒含量、空隙率等指标需格外重视。砂应采用级配达标的天然湖砂，不仅要控制好砂的细度模数，还应控制好砂0.315mm以下的筛孔通过量，如果较少的话，混凝土的泌水概率将会变大，导致表面浮浆，造成微裂缝的产生，此外，砂子的含泥量，粒形，硫酸盐含量也是砂子质量控制的重要指标。砂使用前应进行全面检测应控制颗粒级配合格，含泥量≤2.5%（C50以上应控制≤2.0）、泥块含量≤0.5%、云母含量≤0.5%、轻物质含量≤0.5％、有机物应浅于标准色、吸水率≤2.0％、坚固性≤8%、硫化物及硫酸盐含量≤0.5%、氯化物含量≤0.02%，严禁使用具有碱-碳酸盐反应的细骨料。

对石材质量的把控首先应追溯到开采母岩的品质，应采用性能稳定且强度达标的母岩，避免使用一些孔隙率大的风化岩，或是金属含量超标的金属矿石。碎石应控制颗粒级配合格、针片状颗粒总含量≤8%（C50及以上≤5%）、含泥量≤1.0%（C50及以上≤0.5%）、泥块含量≤0.2%、岩石抗压强度应≥1.5倍混凝土抗压强度等级、吸水率≤2.0%（冻融破坏环境下≤1.0%）、紧密空隙率≤8%（预应力混凝土≤5%）、硫化物及硫酸盐含量≤0.5%、氯化物含量≤0.02%。石子粒形差，针片状含量高，会导致混凝土和易性差难施工，同时对于钢筋混凝土而言，粒形差的石子钢筋通过率低，最终会影响振捣不到位，从而影响外观，进一步则会降低混凝土的耐久性能，降低使用年限。吸水率高则会影响拌合水用量，最终影响强度，在高标号混凝土中，除胶凝材料外，石子的本身强度也是决定混凝土的抗压抗拉强度的重要因素，粗骨料的选择要从岩性，品种，最大粒径及级配等方面入手。例如碎石混凝土抗折强度比卵石混凝土高30%左右，用花岗岩或者玄武岩作为碎石材料，母岩的抗压强度能达到100MPa以上。最大粒径会影响混凝土的强度，工作性及抗裂性，确认料源后应对材料进行全项检验、严禁使用具有碱-碳酸盐反应的粗骨料，并且在施工生产过程中应注意日常抽检工作，进场还需对粗细骨料按频率进行、含泥量、泥块含量、级配、压碎指标、针片状含量把控，保证砂的级配保持在一个稳定的范围，只有级配良好的砂石材料才能对混凝土质量有正向影响，反之则会造成混凝土和易性差、离析、泌水、强度等负面影响。

（六）外加剂质量控制

化学外加剂具有防冻、减水、膨胀及缓凝等作用，因此需要重视并做好外加剂的质量控制。首先是严格检查化学外加剂生产厂家的质量保证书、出产性能检测报告以及生产许可证等；其次是对外加剂进行适配检验，检测施工所用水泥是否适应外加剂，使用高性能减水剂时、应对控制减水率≥25%、泌水率比≤20%、压力泌水率比≤90%、硫酸钠含量≤5%、氯离子含量小于等于0.6%、碱含量≤10%、坍落度1h经时变化量如标准型≤80mm、凝结时间差、初凝、终凝-90min～﹢120min、抗压强度比1d≥170%、3d≥160%、7d≥150%、28d≥140%、收缩率比≤110%、密度、PH值均应在生产厂家控制范围内、当含固量＞25%时应控制0.95～1,05倍范围内，当含固量≤25%时、应控制在0.9～1.1倍范围内，严格按照配合比掺量进行使用；减水剂进场后应对外加剂进行含固量、减水率、含气量、抗压强度比、泌水率比、坍落度损失、含气量损失进行检测，最后则是严格控制外加剂用量。

总结：随着我国生产力的逐步发展，而高铁桥梁通作为城镇化发展的基础，必然成为已为桥梁施工建设的重点，并得到社会各界的广泛关注，严格控制混凝土原材料质量，有助于保障混凝土质量，从而保证高铁桥梁工程整体施工质量。