[摘要] 以上海鐵路南站9.9m平臺混凝土的施工特殊性為出發(fā)點,從混凝土性能入手,開發(fā)出適合工程施工需要的混凝土產(chǎn)品,獲得成功。
[關(guān)鍵詞] 清水混凝土;外加劑;配合比;和易性
[中圖分類號] TU528106 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 100228498 (2005) S220065203
上海鐵路南站位于上海西南的徐匯區(qū),北靠滬閔高架路,南達(dá)石龍路,西臨桂林路,東至柳州路。總規(guī)劃面積為60.32hm2 (含居住小區(qū)用地13.9hm2 ) 。軌道交通地鐵1 號線、3 號線(明珠線) 及規(guī)劃中輕軌L1 線將在該地塊交匯,交通便捷,地理位置相當(dāng)優(yōu)越。建成后的鐵路南站不僅是上海南線(杭州方向) 火車的始發(fā)站,而且還是一個集鐵路、公交、軌道交通、出租車和長途客運“零換乘”的交通樞紐。
上海鐵路南站工程分北廣場、南廣場和主站屋三大塊。主站屋總面積約為56718m2 ,其中地上為48 767m2 ,地下為7 951m2 ,高架站房主體檐口高度為24.2m,中心制高點高度約為42m,屋蓋直徑為270m。其中9.90m標(biāo)高以及7. 50m 標(biāo)高環(huán)形平臺是主站屋的轉(zhuǎn)換層,其上置轉(zhuǎn)換大梁,大梁長25m,厚度約1.5m,用以支撐上部鋼屋蓋傳來的柱子荷重,采用大面積預(yù)應(yīng)力施工,結(jié)構(gòu)分塊施工、分塊張拉,施工要求非常高,是南站混凝土質(zhì)量控制的重點。
1 施工要求
施工方對這部分混凝土也提出了很高的要求。綜合起來即為“清水混凝土+ 大體積混凝土”的結(jié)合體,又考慮到混凝土施工振搗困難與工期緊的問題,提出混凝土的初凝時間超過12h 但3d 達(dá)到拆模強(qiáng)度(設(shè)計強(qiáng)度的70 %) 的要求,混凝土設(shè)計強(qiáng)度等級為C40 ,坍落度為(120 ±30)mm。
2 原材料的確定
(1) 水泥 湖北華新水泥有限公司為三峽大壩工程的水泥供應(yīng)商,其普通硅酸鹽水泥P1O4215 水化熱較低,適用于大體積混凝土,3d 強(qiáng)度較高,來料穩(wěn)定;水泥性能及熟料化學(xué)成分如表1 、2 所示。
(2) 黃砂 產(chǎn)于長江蕪湖段,細(xì)度模數(shù)在214～216之間,質(zhì)量穩(wěn)定。
(3) 碎石 浙江湖州的花崗巖質(zhì)碎石,粒徑5～25mm,壓碎指標(biāo)為510 % ,質(zhì)量穩(wěn)定。
(4) 粉煤灰 二級高鈣灰,來源穩(wěn)定,對混凝土強(qiáng)度有一定的貢獻(xiàn),有利于滿足工程對早強(qiáng)的要求,其煤種平均化學(xué)成分分析如表3 所示。
(5) 外加劑 通過對麥斯特生產(chǎn)的各類外加劑進(jìn)行性能比較,最終選取P621(2) 型泵送劑為本工程所用的外加劑。
3 配合比的篩選與確定
311 配合比設(shè)計原則
結(jié)合本工程的特點,配合比設(shè)計首先要滿足工程施工的需要,即保證“混凝土的初凝時間超過12h 但3d強(qiáng)度達(dá)到70 %以上”的要求,然后兼顧考慮大體積混凝土的要求。為了達(dá)到這個要求,在膠凝材料選取上特采用“水化熱低、早期強(qiáng)度高的華新P·O4215 水泥、二級高鈣灰、不摻礦粉”的組合模式,并適當(dāng)增加外加劑摻量,以達(dá)到延長初凝時間的效果,增加混凝土流動性,改善混凝土的和易性。
312 高鈣灰用量的確定
高鈣灰可以適當(dāng)延長混凝土的初凝時間,同時增加了粉料用量提高混凝土的流動性。根據(jù)上海市標(biāo)準(zhǔn)《高鈣粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》DBJ082230298 的要求,采用普通硅酸鹽水泥的高鈣灰摻量不得大于20 %?？紤]到重點工程的保險系數(shù),采用每立方混凝土摻加高鈣灰80kg ,以此比例進(jìn)行多次體積安定性試驗,雷氏夾法試驗均不大于2mm。
313 基準(zhǔn)配合比的確定
根據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》JGJ5522000 ,結(jié)合生產(chǎn)施工的經(jīng)驗與小試結(jié)果,設(shè)計混凝土配合比如表4 所示。
314 外加劑摻量的確定
外加劑的摻量直接影響混凝土的凝結(jié)時間,考慮到施工要求混凝土初凝時間偏長,故外加劑摻量在設(shè)計時往上限靠。以表4 配合比,分別采用水泥用量的0.135 %、0.140 %、0.145 %和0.150 %摻量在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行小試,結(jié)果如表5 所示。
從表5 分析,混凝土凝結(jié)時間隨外加劑摻量的提高而延長,坍落度也隨之提高,但摻量過大易導(dǎo)致混凝土離析。綜合考慮采用水泥用量0.140 %的外加劑摻量。
315 摻加5～16mm碎石,提高混凝土和易性9.9m 平臺施工部位鋼筋密,且混凝土很厚,給混凝土的振搗、泵送帶來不小的難度。在適當(dāng)提高混凝土粉料用量的同時,采取用適量5～16mm 碎石等量取代5～25mm碎石形成連續(xù)級配,以利于振搗效果。分別以摻加10 %～50 %的5～16mm 碎石摻量進(jìn)行混凝土試配,結(jié)果如表6 所示。
從表6 分析,摻加30 %的5～16mm 碎石可以提高混凝土和易性,對混凝土強(qiáng)度的影響不大,效果最佳。
4 混凝土生產(chǎn)的質(zhì)量控制
411 原材料的質(zhì)量控制
加強(qiáng)原材料的質(zhì)量控制,確保原材料的質(zhì)量均一性,并以此控制混凝土的色差是清水混凝土生產(chǎn)控制的關(guān)鍵。建立嚴(yán)格的原材料進(jìn)料制度,其中膠凝材料存放在專用備倉,在早期強(qiáng)度檢測合格后方可應(yīng)用,骨料進(jìn)料也建立了“目測記錄- 檢驗- 進(jìn)料使用”的質(zhì)量把關(guān)程序,外加劑的檢測在國家標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上增加了檢測批次以杜絕不合格原材料在工程中的使用。
412 混凝土坍落度經(jīng)時損失的研究與控制
為考證混凝土現(xiàn)場坍落度的情況,特以此級配在其它工地進(jìn)行了3 次中試,工地現(xiàn)場混凝土坍落度的
跟蹤檢測如表7 所示。期間混凝土在攪拌車的拌筒中勻速轉(zhuǎn)動攪拌。表7 表明混凝土在動態(tài)攪拌下坍落度經(jīng)時損失較小,但也要防止混凝土超長時間未澆搗狀況的產(chǎn)生。
413 溫度對混凝土凝結(jié)時間的影響
考慮到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的凝結(jié)時間與工地實際情況下的差異較大,特進(jìn)行了混凝土在不同溫度下的凝結(jié)時間測試,如圖1 所示。由圖1 可以看出,混凝土凝結(jié)時間隨溫度的變化非常大。為了保證現(xiàn)場混凝土的工作性,可以對混凝土外加劑摻量進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)溫度低于15 ℃時可降低0.105 %的摻量, 溫度高于30 ℃時提高0.105 %的摻量。同時對于出現(xiàn)極端氣溫時要求工地停止施工。
414 運輸、澆筑及養(yǎng)護(hù)的要求與措施
混凝土要求在1h 內(nèi)必須到達(dá)施工現(xiàn)場,以控制混凝土在運輸途中可能造成的不利影響;在每次施工時除現(xiàn)場調(diào)度外,還另外派出試驗室質(zhì)量監(jiān)管員,以及時控制混凝土的現(xiàn)場質(zhì)量,全力配合施工單位解決在澆搗過程中出現(xiàn)的各種問題;混凝土出廠要做到每車檢測坍落度;混凝土澆搗時必須嚴(yán)格按規(guī)范要求分層澆注,每層澆注厚度不能過厚,以確保氣體排出,要及時均勻振搗,但避免過振以防止混凝土離析;9.90m 平臺和7.50m平臺的大梁和次梁的側(cè)模采用鋼模板,底模和平臺模板采用木模板,拆模后采用塑料薄膜包裹養(yǎng)護(hù)。
5 混凝土的強(qiáng)度統(tǒng)計
上海鐵路南站工程9.9m平臺清水混凝土共進(jìn)行3次試驗梁澆搗、17 次大體積施工以及多次小部位施工,總計供應(yīng)商品混凝土28 041m3 ,共制作混凝土試塊246組,強(qiáng)度控制示意如圖2 所示,混凝土質(zhì)量合格。我們還針對3 次試驗梁澆搗和17 次大體積施工專門檢測了3d 強(qiáng)度(見表8) ,結(jié)果符合施工方要求。
圖2 混凝土強(qiáng)度控制示意圖( C40 ,246 組)
6 小結(jié)
(1) 通過選擇低熱水泥、高鈣粉煤灰可以降低大體積混凝土的水化熱。
(2) 在保持水灰比不變的前提下,可通過適當(dāng)增減外加劑摻量來調(diào)整混凝土凝結(jié)時間,以滿足工程施工的需要。
(3) 可以通過在5～25mm碎石中摻加5～16mm碎石改善碎石連續(xù)級配的方法來調(diào)整混凝土的和易性與可泵性。
(4) 通過了解影響清水混凝土質(zhì)量的因素,并采取相應(yīng)的技術(shù)和質(zhì)量措施來確?；炷涟韬臀锏淖罴压ぷ餍约霸试S范圍來保證清水混凝土的效果。
(5) 控制澆搗時溫度對混凝土狀態(tài)的影響,必要時要及時調(diào)整外加劑用量。
[收稿日期] 2005212210
[作者簡介] 魏 潔 (1972 —) ,男,上海建工材料工程有限公司
長橋攪拌站主任工程師,上海市龍吳路2400 號 200231 ,電話:(021) 54823855
