[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點,從混凝土性能入手,開發出適合工程施工需要的混凝土產品,獲得成功。
[關鍵詞] 清水混凝土;外加劑;配合比;和易性
[中圖分類號] TU528106 [文獻標識碼] A [文章編號] 100228498 (2005) S220065203
上海鐵路南站位于上海西南的徐匯區,北靠滬閔高架路,南達石龍路,西臨桂林路,東至柳州路?？傄巹澝娣e為60.32hm2 (含居住小區用地13.9hm2 ) 。軌道交通地鐵1 號線、3 號線(明珠線) 及規劃中輕軌L1 線將在該地塊交匯,交通便捷,地理位置相當優越。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標高以及7. 50m 標高環形平臺是主站屋的轉換層,其上置轉換大梁,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,采用大面積預應力施工,結構分塊施工、分塊張拉,施工要求非常高,是南站混凝土質量控制的重點。
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 達到拆模強度(設計強度的70 %) 的要求,混凝土設計強度等級為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 強度較高,來料穩定;水泥性能及熟料化學成分如表1 、2 所示。
(2) 黃砂 產于長江蕪湖段,細度模數在214～216之間,質量穩定。
(3) 碎石 浙江湖州的花崗巖質碎石,粒徑5～25mm,壓碎指標為510 % ,質量穩定。
(4) 粉煤灰 二級高鈣灰,來源穩定,對混凝土強度有一定的貢獻,有利于滿足工程對早強的要求,其煤種平均化學成分分析如表3 所示。
(5) 外加劑 通過對麥斯特生產的各類外加劑進行性能比較,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 配合比設計原則
結合本工程的特點,配合比設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強度達到70 %以上”的要求,然后兼顧考慮大體積混凝土的要求。為了達到這個要求,在膠凝材料選取上特采用“水化熱低、早期強度高的華新P·O4215 水泥、二級高鈣灰、不摻礦粉”的組合模式,并適當增加外加劑摻量,以達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。根據上海市標準《高鈣粉煤灰混凝土應用技術規程》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,采用每立方混凝土摻加高鈣灰80kg ,以此比例進行多次體積安定性試驗,雷氏夾法試驗均不大于2mm。
313 基準配合比的確定
根據《普通混凝土配合比設計標準》JGJ5522000 ,結合生產施工的經驗與小試結果,設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 %摻量在標準狀態下進行小試,結果如表5 所示。
從表5 分析,混凝土凝結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碎石形成連續級配,以利于振搗效果。分別以摻加10 %～50 %的5～16mm 碎石摻量進行混凝土試配,結果如表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,對混凝土強度的影響不大,效果最佳。
4 混凝土生產的質量控制
411 原材料的質量控制
加強原材料的質量控制,確保原材料的質量均一性,并以此控制混凝土的色差是清水混凝土生產控制的關鍵。建立嚴格的原材料進料制度,其中膠凝材料存放在專用備倉,在早期強度檢測合格后方可應用,骨料進料也建立了“目測記錄- 檢驗- 進料使用”的質量把關程序,外加劑的檢測在國家標準要求的基礎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 混凝土坍落度經時損失的研究與控制
為考證混凝土現場坍落度的情況,特以此級配在其它工地進行了3 次中試,工地現場混凝土坍落度的
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動攪拌。表7 表明混凝土在動態攪拌下坍落度經時損失較小,但也要防止混凝土超長時間未澆搗狀況的產生。
413 溫度對混凝土凝結時間的影響
考慮到標準狀態下的凝結時間與工地實際情況下的差異較大,特進行了混凝土在不同溫度下的凝結時間測試,如圖1 所示。由圖1 可以看出,混凝土凝結時間隨溫度的變化非常大。為了保證現場混凝土的工作性,可以對混凝土外加劑摻量進行微調。當溫度低于15 ℃時可降低0.105 %的摻量, 溫度高于30 ℃時提高0.105 %的摻量。同時對于出現極端氣溫時要求工地停止施工。
414 運輸、澆筑及養護的要求與措施
混凝土要求在1h 內必須到達施工現場,以控制混凝土在運輸途中可能造成的不利影響;在每次施工時除現場調度外,還另外派出試驗室質量監管員,以及時控制混凝土的現場質量,全力配合施工單位解決在澆搗過程中出現的各種問題;混凝土出廠要做到每車檢測坍落度;混凝土澆搗時必須嚴格按規范要求分層澆注,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護。
5 混凝土的強度統計
上海鐵路南站工程9.9m平臺清水混凝土共進行3次試驗梁澆搗、17 次大體積施工以及多次小部位施工,總計供應商品混凝土28 041m3 ,共制作混凝土試塊246組,強度控制示意如圖2 所示,混凝土質量合格。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 強度(見表8) ,結果符合施工方要求。
圖2 混凝土強度控制示意圖( C40 ,246 組)
6 小結
(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,可通過適當增減外加劑摻量來調整混凝土凝結時間,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碎石改善碎石連續級配的方法來調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量的因素,并采取相應的技術和質量措施來確保混凝土拌和物的最佳工作性及允許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的影響,必要時要及時調整外加劑用量。
[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
