[摘要] 以上海铁路南站9.9m平台混凝土的施工特殊性为出发点,从混凝土性能入手,开发出适合工程施工需要的混凝土产品,获得成功。
[关键词] 清水混凝土;外加剂;配合比;和易性
[中图分类号] TU528106 [文献标识码] A [文章编号] 100228498 (2005) S220065203
上海铁路南站位于上海西南的徐汇区,北靠沪闵高架路,南达石龙路,西临桂林路,东至柳州路。总规划面积为60.32hm2 (含居住小区用地13.9hm2 ) 。轨道交通地铁1 号线、3 号线(明珠线) 及规划中轻轨L1 线将在该地块交汇,交通便捷,地理位置相当优越。建成后的铁路南站不仅是上海南线(杭州方向) 火车的始发站,而且还是一个集铁路、公交、轨道交通、出租车和长途客运“零换乘”的交通枢纽。
上海铁路南站工程分北广场、南广场和主站屋三大块。主站屋总面积约为56718m2 ,其中地上为48 767m2 ,地下为7 951m2 ,高架站房主体檐口高度为24.2m,中心制高点高度约为42m,屋盖直径为270m。其中9.90m标高以及7. 50m 标高环形平台是主站屋的转换层,其上置转换大梁,大梁长25m,厚度约1.5m,用以支撑上部钢屋盖传来的柱子荷重,采用大面积预应力施工,结构分块施工、分块张拉,施工要求非常高,是南站混凝土质量控制的重点。
1 施工要求
施工方对这部分混凝土也提出了很高的要求。综合起来即为“清水混凝土+ 大体积混凝土”的结合体,又考虑到混凝土施工振捣困难与工期紧的问题,提出混凝土的初凝时间超过12h 但3d 达到拆模强度(设计强度的70 %) 的要求,混凝土设计强度等级为C40 ,坍落度为(120 ±30)mm。
2 原材料的确定
(1) 水泥 湖北华新水泥有限公司为三峡大坝工程的水泥供应商,其普通硅酸盐水泥P1O4215 水化热较低,适用于大体积混凝土,3d 强度较高,来料稳定;水泥性能及熟料化学成分如表1 、2 所示。
(2) 黄砂 产于长江芜湖段,细度模数在214～216之间,质量稳定。
(3) 碎石 浙江湖州的花岗岩质碎石,粒径5～25mm,压碎指标为510 % ,质量稳定。
(4) 粉煤灰 二级高钙灰,来源稳定,对混凝土强度有一定的贡献,有利于满足工程对早强的要求,其煤种平均化学成分分析如表3 所示。
(5) 外加剂 通过对麦斯特生产的各类外加剂进行性能比较,最终选取P621(2) 型泵送剂为本工程所用的外加剂。
3 配合比的筛选与确定
311 配合比设计原则
结合本工程的特点,配合比设计首先要满足工程施工的需要,即保证“混凝土的初凝时间超过12h 但3d强度达到70 %以上”的要求,然后兼顾考虑大体积混凝土的要求。为了达到这个要求,在胶凝材料选取上特采用“水化热低、早期强度高的华新P·O4215 水泥、二级高钙灰、不掺矿粉”的组合模式,并适当增加外加剂掺量,以达到延长初凝时间的效果,增加混凝土流动性,改善混凝土的和易性。
312 高钙灰用量的确定
高钙灰可以适当延长混凝土的初凝时间,同时增加了粉料用量提高混凝土的流动性。根据上海市标准《高钙粉煤灰混凝土应用技术规程》DBJ082230298 的要求,采用普通硅酸盐水泥的高钙灰掺量不得大于20 %。考虑到重点工程的保险系数,采用每立方混凝土掺加高钙灰80kg ,以此比例进行多次体积安定性试验,雷氏夹法试验均不大于2mm。
313 基准配合比的确定
根据《普通混凝土配合比设计标准》JGJ5522000 ,结合生产施工的经验与小试结果,设计混凝土配合比如表4 所示。
314 外加剂掺量的确定
外加剂的掺量直接影响混凝土的凝结时间,考虑到施工要求混凝土初凝时间偏长,故外加剂掺量在设计时往上限靠。以表4 配合比,分别采用水泥用量的0.135 %、0.140 %、0.145 %和0.150 %掺量在标准状态下进行小试,结果如表5 所示。
从表5 分析,混凝土凝结时间随外加剂掺量的提高而延长,坍落度也随之提高,但掺量过大易导致混凝土离析。综合考虑采用水泥用量0.140 %的外加剂掺量。
315 掺加5～16mm碎石,提高混凝土和易性9.9m 平台施工部位钢筋密,且混凝土很厚,给混凝土的振捣、泵送带来不小的难度。在适当提高混凝土粉料用量的同时,采取用适量5～16mm 碎石等量取代5～25mm碎石形成连续级配,以利于振捣效果。分别以掺加10 %～50 %的5～16mm 碎石掺量进行混凝土试配,结果如表6 所示。
从表6 分析,掺加30 %的5～16mm 碎石可以提高混凝土和易性,对混凝土强度的影响不大,效果最佳。
4 混凝土生产的质量控制
411 原材料的质量控制
加强原材料的质量控制,确保原材料的质量均一性,并以此控制混凝土的色差是清水混凝土生产控制的关键。建立严格的原材料进料制度,其中胶凝材料存放在专用备仓,在早期强度检测合格后方可应用,骨料进料也建立了“目测记录- 检验- 进料使用”的质量把关程序,外加剂的检测在国家标准要求的基础上增加了检测批次以杜绝不合格原材料在工程中的使用。
412 混凝土坍落度经时损失的研究与控制
为考证混凝土现场坍落度的情况,特以此级配在其它工地进行了3 次中试,工地现场混凝土坍落度的
跟踪检测如表7 所示。期间混凝土在搅拌车的拌筒中匀速转动搅拌。表7 表明混凝土在动态搅拌下坍落度经时损失较小,但也要防止混凝土超长时间未浇捣状况的产生。
413 温度对混凝土凝结时间的影响
考虑到标准状态下的凝结时间与工地实际情况下的差异较大,特进行了混凝土在不同温度下的凝结时间测试,如图1 所示。由图1 可以看出,混凝土凝结时间随温度的变化非常大。为了保证现场混凝土的工作性,可以对混凝土外加剂掺量进行微调。当温度低于15 ℃时可降低0.105 %的掺量, 温度高于30 ℃时提高0.105 %的掺量。同时对于出现极端气温时要求工地停止施工。
414 运输、浇筑及养护的要求与措施
混凝土要求在1h 内必须到达施工现场,以控制混凝土在运输途中可能造成的不利影响;在每次施工时除现场调度外,还另外派出试验室质量监管员,以及时控制混凝土的现场质量,全力配合施工单位解决在浇捣过程中出现的各种问题;混凝土出厂要做到每车检测坍落度;混凝土浇捣时必须严格按规范要求分层浇注,每层浇注厚度不能过厚,以确保气体排出,要及时均匀振捣,但避免过振以防止混凝土离析;9.90m 平台和7.50m平台的大梁和次梁的侧模采用钢模板,底模和平台模板采用木模板,拆模后采用塑料薄膜包裹养护。
5 混凝土的强度统计
上海铁路南站工程9.9m平台清水混凝土共进行3次试验梁浇捣、17 次大体积施工以及多次小部位施工,总计供应商品混凝土28 041m3 ,共制作混凝土试块246组,强度控制示意如图2 所示,混凝土质量合格。我们还针对3 次试验梁浇捣和17 次大体积施工专门检测了3d 强度(见表8) ,结果符合施工方要求。
图2 混凝土强度控制示意图( C40 ,246 组)
6 小结
(1) 通过选择低热水泥、高钙粉煤灰可以降低大体积混凝土的水化热。
(2) 在保持水灰比不变的前提下,可通过适当增减外加剂掺量来调整混凝土凝结时间,以满足工程施工的需要。
(3) 可以通过在5～25mm碎石中掺加5～16mm碎石改善碎石连续级配的方法来调整混凝土的和易性与可泵性。
(4) 通过了解影响清水混凝土质量的因素,并采取相应的技术和质量措施来确保混凝土拌和物的最佳工作性及允许范围来保证清水混凝土的效果。
(5) 控制浇捣时温度对混凝土状态的影响,必要时要及时调整外加剂用量。
[收稿日期] 2005212210
[作者简介] 魏 洁 (1972 —) ,男,上海建工材料工程有限公司
长桥搅拌站主任工程师,上海市龙吴路2400 号 200231 ,电话:(021) 54823855
