振动对混凝土凝固的影响研究论文

高速铁路混凝土常见问题及对策论文

摘要： 混凝土工程质量尤为重要，从设计、施工到运营管理都必须严格控制混凝土施工质量，确保质量零缺陷。但由于施工现场诸多不可预见因素，导致混凝土在施工过程中出现许多质量问题，混凝土施工中出现的质量问题有共性的，还有由于结构特殊性而存在的个性问题。如何在现场及时有效地解决这些问题，对混凝土工程技术人员来讲至关重要。

关键词： 铁路；混凝土；含气量；隧道

混凝土工程在铁路工程中占有很大比重，由于铁路建设标准高、技术要求高、质量目标高，因此，混凝土工程质量尤为重要，从设计、施工到运营管理都应充分重视，特别施工过程中必须严格控制混凝土施工质量，确保质量零缺陷。但由于施工现场诸多不可预见因素，导致混凝土在施工过程中出现许多质量问题，如何在现场及时有效地解决这些问题，对混凝土工程技术人员来讲至关重要。

1共性质量问题及对策

1.1混凝土离析、泌水

铁路混凝土离析、泌水比较常见，其直接后果是混凝土可泵性差，难以振捣密实，对混凝土外观及实体质量影响较大。

混凝土离析、泌水的原因有以下几方面：

（1）水泥、粉煤灰、矿粉等胶凝材料及减水剂、防腐剂等外加剂质量波动较大，导致胶凝材料与外加剂的适应性变差。

（2）粗、细骨料粒形变差，特别是针片状颗粒增多，细骨料细度模数增大10%以上，混凝土问题更加明显。

（3）粗、细骨料含水率变化大，没有按要求正确换算施工配合比，混凝土单方用水量偏大。

（4）混凝土净搅拌时间不足90s-120s，搅拌机拌合叶片上残余混凝土没有及时清理，导致混凝土搅拌不均匀，减水剂性能没有充分发挥。搅拌设备计量偏差大，没有按施工配合比生产混凝土。

（5）混凝土运输中没有转动运输罐，有二次加水现象。

预防及处理措施：

（1）严格控制原材料进场质量，不合要求的原材料禁止进场使用。重点了解掌握粉煤灰、减水剂等原材料的质量特性，含品质指标、质量波动情况。对质量波动大的除按要求做好品质质量检测外，还应每批对减水剂与胶凝材料相互进行适应性验证检测，对适应性差的不应生产混凝土，最好对减水剂予以调整或退换胶凝材料。

（2）对由于骨料原因引起的混凝土离析、泌水的，可通过增加砂率，调整粗骨料各级比例，增加胶凝材料用量等方法解决。实践证明砂率增加3%，粗骨料比例调整，胶凝材料总量在耐久性要求的允许范围内增加对混凝土结构实体强度、耐久性及长期性影响较小。

（3）对粗、细骨料均化处理，避免含水率变化过大。并勤测含水率，及时调整施工配合比。保持混凝土施工用水量与理论配合比相差不宜超过5kg/m3。

（4）定期检查、维护、保养搅拌设备，严格执行混凝土生产管理程序。

（5）加强混凝土运输过程管控，运输车中积水应倾倒干净，不得二次加水。

1.2混凝土坍落度、含气量损失大

混凝土坍落度、含气量损失大也是非常棘手的`问题，如果处理不当，混凝土将无法正常浇注施工，硬化混凝土质量也无法保证。混凝土坍落度、含气量损失大的原因如下：

（1）原材料中粉煤灰吸附性强、水泥C3A含量高、减水剂（含引气剂）保坍保气性能差，粗、细骨料含泥量高。

（2）胶凝材料、骨料温度高，环境温度高，使混凝土中水分蒸发加大加快，从而导致混凝土坍落度、含气量损失大。

（3）施工组织不当，混凝土运输及浇注等待时间过长也是导致混凝土坍落度、含气量损失大的重要原因之一。

预防及处理措施：

（1）避免使用磨细粉煤灰及高C3A含量水泥，减水剂保坍保气性能应满足工程需求，粗、细骨料含泥量应符合标准要求。当胶凝材料、骨料性能难以改变时，应匹配合适的减水剂。并根据原材料性能、混凝土运距、浇注方式、环境气候条件等设计适宜的混凝土配合比，室内配合比设计相关试验指标必须符合设计要求。

（2）高温季节做好胶凝材料储备，避免使用高温胶凝材料，对粗、细骨料洒水降温处理，使用低温地下水，错开高温时段施工。

（3）强化施工组织，混凝土拌合站与浇注现场应加强沟通协调，杜绝混凝土运输及等待浇注时间过长。

（4）未雨绸缪，混凝土在搅拌站拌合生产时，根据实际情况（运距、气温、浇注时长等）将混凝土坍落度较设计增大5%-10%，可通过增加减水剂掺量解决。

（5）一旦混凝土出现坍落度、含气量损失过大，无法满足浇注施工，而废弃处理成本损失又较大时，可采取如下处理措施：①在现场混凝土入泵口（泵送设备搅拌锅中）采用雾化装置均匀加入0.1%-0.2%减水剂，严禁加水。②将混凝土运回搅拌站，按照理论配合比相同的掺合料掺量、水胶比二次加入混凝土车中剩余混凝土浆体总量3%-5%的浆体，加入浆体的同时应高速搅拌罐车直至混凝土均匀。如还不能满足要求，再加入0.1%-0.2%减水剂。③对二次处理后的混凝土浇注部位，应做好详细记录，并增加检查试件数量，及时对混凝土实体质量进行验证。

实践证明，混凝土二次处理中，增加5%的胶凝材料浆体和0.2%的减水剂掺量对混凝土实体质量影响较小。

1.3混凝土含气量不符合要求

因结构耐久性要求，《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424-2010对混凝土含气量做了明确的规定，见表1。

在施工现场混凝土含气量不符合要求的也屡见不鲜，但大多数人都没有引起足够重视，更谈不上如何去应对处理。实际上含气量是混凝土拌合物性能中重要指标之一，其对混凝土的浇注、力学、耐久及长期性影响较大，如处理不当会留下质量隐患。

混凝土含气量不符合要求的原因分析如下：

（1）粉煤灰质量波动大，玻璃珠颗粒数量及形态变化都可导致含气量的变化。水泥质量波动大，引气剂质量差，减水剂与胶凝材料适应性差。

（2）粗、细骨料含泥量、粉尘含量高，颗粒级配变化大。

（3）混凝土拌合物坍落度控制不严，与设计范围值偏差过大。

预防及处理措施：

（1）对重要结构如梁体、轨道板等混凝土正式生产前，应采用现场原材料进行试拌，实测混凝土拌合物的含气量及经时损失，不符合要求的应调整外加剂组分。

（2）随时关注粗、细骨料含泥量、粉尘含量及级配变化情况，对变化幅度大的应及时调整混凝土配合比，如增减减水剂掺量等。

（3）严格按设计要求控制混凝土坍落度。

（4）实践证明，实际施工中混凝土含气量低于最低限值1%，梁体、轨道板混凝土含气量在1.5%-5.0%对施工浇注及工程质量影响较小。

1.4混凝土粘稠、内聚力大

混凝土粘稠、内聚力大在施工现场也较常见，其直观症状可通过坍落度试验表征出来，即混凝土铲装困难，坍落度桶提起后混凝土流动缓慢，20s-30s才能静止（正常状态混凝土5s-10s后静止即可量测坍落度及扩展度），并且混凝土可塑性差，呈粘底状。此类混凝土虽然拌合物性能指标符合要求，但其可泵性较差，容易堵管，不易振捣，对工程质量及进度影响较大。

混凝土粘稠、内聚力大的原因有以下几点：

（1）粗、细骨料含泥量、粉尘含量大，使用磨细粉煤灰，减水剂与胶凝材料适应性差。

（2）胶凝材料用量大，砂率大，水胶比低。

（3）混凝土含气量低，坍落度低。

预防及处理措施：

（1）严格控制粗、细骨料含泥量及粉尘含量，尽量不使用磨细粉煤灰，减水剂与胶凝材料应匹配使用。

（2）在满足混凝土性能的基础上，尽量降低胶凝材料用量和水泥用量。混凝土砂率应合理，避免盲目选用低水胶比。

（3）在允许范围内通过调整减水剂来增加混凝土含气量及坍落度，以减轻混凝土粘稠、内聚力大的症状。

（4）调整粗、细骨料的级配比例，降低粒形差颗粒含量。

2个性质量问题及对策

由于结构部位的特殊性，如按常规来控制生产混凝土，其工程实体质量不一定满足要求。下面对隧道初支、二衬拱顶混凝土予以总结。

2.1隧道初支混凝土

现今隧道初支湿喷工艺已普遍推广应用，但其回弹量大、早期强度（特别是1天强度）低、功效低一直困扰着我们，导致很多单位继续使用干喷工艺。分析其原因有以下几方面：

（1）液体速凝剂与减水剂适应性差，混凝土凝结时间长。

（2）混凝土坍落度较大，大部分160mm以上。二次加水现象较多。

（3）配合比设计不当，混凝土细料偏少。

（4）速凝剂用量不准确，风管风压不合适等。

（5）操作工人技术水平不高，喷射角度、距离、顺序把握不当。

预防及处理措施：

（1）避免使用缓凝型减水剂，速凝剂应与减水剂相容性良好。

（2）严格控制混凝土坍落度不宜超过160mm，不得现场二次加水。

（3）设计合理的配合比，混凝土细料（小于5mm颗粒）质量不少于材料总量的55%—60%。添加增强增韧复合型掺合料。

（4）确保喷浆设备正常工作，速凝剂计量、风管风压等满足要求。

（5）使用熟练操作工人并及时总结改进。

2.2隧道二衬拱顶混凝土

对已建和在建铁路隧道二衬无损检测质量统计发现，有近30%隧道二衬拱顶出现混凝土不密实、脱空等质量缺陷，给隧道缺陷整治和交验带来了不少麻烦。究其原因，有施工工艺方面，也有混凝土质量方面的。对于混凝土质量方面的有以下几点：

（1）在拱顶混凝土灌注过程中，盲目加大混凝土坍落度，导致混凝土匀质性变差，浆体流失，混凝土收缩变形大。

（2）坍落度偏小，无法满足“冲顶”及混凝土自密实的需求。

（3）“冲顶”时混凝土供应不连续，间隔时间长，没有一气呵成。

（4）混凝土泵车压力不足，泵送困难。

预防及处理措施：

（1）在二衬“冲顶”时，宜适当调整混凝土施工配合比，增加1%-2%砂率，必要时增加3%-5%的胶凝材料，增加坍落度10mm-20mm，使混凝土匀质性及自密实性能良好。

（2）搅拌站混凝土生产供应应连续，避免“冲顶”时出现断料现象。

（3）确保混凝土泵车等设备正常工作。

2.3路基边坡防护骨架混凝土

路基边坡防护骨架混凝土施工质量控制一直是个薄弱环节，有不少混凝土存在裂纹、蜂窝麻面、不密实甚至空洞等质量缺陷。原因有两方面，一是管理及施工人员思想意识上没有引起重视，没有把边坡防护当作主体工程来施工。二是施工工艺存在一些问题。关于施工工艺方面的有以下问题：

（1）混凝土坍落度偏大，导致混凝土在振动力的作用下易溜坍，不易定型。

（2）没有分层浇注或层厚偏大。

（3）模板安装质量不符合要求，接缝不严实。

（4）基底处理不到位，混凝土由于基底不密实而产生沉降裂纹。

预防及处理措施：

（1）提高管理及施工人员的质量意识，要形成铁路工程没有主体与附属之分的理念。

（2）严格控制混凝土拌合物质量，坍落度不宜大于140mm，初凝时间不宜大于4h。

（3）混凝土层厚不宜大于15cm，由下至上分层循环浇注。

（4）确保模板安装质量满足要求，接缝应严实。

（5）处理好基底，不得有虚碴层，保证其密实。

3结语

混凝土质量问题特别是拌合物性能问题，一直是施工现场需要面对和及时解决的。而影响混凝土拌合物性能的因素很多，也很复杂，有原材料、配合比方面的，也有施工工艺控制和试验检测及施工技术管理方面的，广大工程技术人员应不断学习总结，努力提高现场解决问题和保证工程质量的能力。

水泥混凝土和易性是，水泥混凝土混合料在施工过程中的流动性和不易离析、易于捣实等综合性质。 对于影响混凝土和易性的主要因素有： 一、水泥数量与稠度的影响 混凝土拌合物在自重或外界振动动力的作用下要产生流动，必须克服其内在的阻力，拌合物内在阻力主要来自两个方面，一为骨料间的摩擦力，一为水泥浆的粘聚力，骨料间摩擦力的大小主要取决于骨料颗粒表面水泥浆层的厚度，亦水泥浆的数量。水泥浆的粘聚力大小主要取决于浆的干稀程度，亦即水泥浆的稠度。 混凝土拌合物在保持水灰比不变的情况下，水泥浆用量越多，包裹在骨料颗粒表面的浆层就越厚，润滑作用越好，使骨料间摩擦力减小，混凝土拌合物易于流动，于是流动性就大。反之则小。但若水泥浆量过多，这时骨料用量必然减少，就会出现流浆及泌水现象，而且好多消耗水泥。若水泥浆量过少，致使不能填满骨料间的空隙或不够包裹所有骨料表面时，则拌合物会产生崩塌现象，粘聚性变差，由此可知，混凝土拌合物水泥浆用量不能太少，但也不能过多，应以满足拌合物流动性要求为度。 在保持混凝土水泥用量不变得情况下，减少拌合用水量，水泥浆变稠，水泥浆的粘聚力增大，使粘聚性和保水性良好，而流动性变小。增加用水量则情况相反。当混凝土加水过少时，即水灰比过低，不仅流动性太小，粘聚性也因混凝土发涩而变差，在一定施工条件下难以成型密实。但若加水过多，水灰比过大，水泥浆过稀，这时拌合物虽流动性大，但将产生严重的分层离析和泌水现象，并且严重影响混凝土的强度和耐久性。因此，绝不可以单纯以加水的方法来增加流动性。而应采取在保持水灰比不变的条件下，以增加水泥浆量的办法来调整拌合物的流动性。 以上讨论可以明确，无论是水泥数量的影响，还是水泥稠度的影响，实际都是水的影响。因此，影响混凝土拌合物和易性的决定性因素是其拌合用水量的多少。 二、砂率的影响 砂率是指混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分比。 砂率是表示混凝土中砂子与石子二者的组合关系，砂率的变动，会使骨料的总表面积空隙率发生很大的变化，因此对混凝土拌合物的和易性有显著的影响。当砂率过大时，骨料的总表面积和空隙率均增大，当混凝土中水泥浆量一定的情况下，骨料颗粒表面积将相对减薄，拌合物就显得干稠，流动性就变小，如果保持流动性不变，则需增加水泥浆，就要多耗水泥，反之，若砂率过小，拌合物中显得石子多而砂子过少，形成的砂浆量不足以包裹石子表面，并不能填满石子间空隙，在石子间没有足够砂浆润滑层时，不但会降低混凝土拌合物的流动性，而且会严重影响其粘聚性和保水性，使混凝土产生骨料离析、水泥浆流失，甚至出现崩散现象。 由上可知，在配置混凝土时，砂率不能过大，也不能太小，因该选用合理的砂率值。 所谓合理砂率是指在用水量及水泥用量一定的情况下，能使混凝土拌合物获得最大的流动性，且能保持粘聚性及保水性能良好的砂率值。 三、组成材料性质的影响 （1）水泥品种的影响 在水泥用量和用水量一定的情况下，采用矿渣水泥或火山灰水泥拌制的混凝土拌合物，其流动性比用普通水泥时小，这是因为前者水泥的密度较小，所以在相同水泥用量时，它们的绝对体积较大，因此在相同用水量情况下，混凝土就显得较稠，若要二者达到相同的塌落度，前者每立方米混凝土的用水量必须增加一些，另外，矿渣水泥拌制的混凝土拌合物泌水性较大。 （2）骨料性质的影响 骨料性质指混凝土所用骨料的品种、级配、颗粒粗细及表面形状等。在混凝土骨料用量一定的情况下，采用卵石和河沙拌制的混凝土拌合物，其流动性比碎石和山砂拌制的好：用级配好的骨料拌制的混凝土拌合物和水性好，用细砂拌制的混凝土拌合物的流动性较差，但粘聚性和保水性好。 （3）外加剂的影响 混凝土拌合物掺入减水剂或引气剂，流动性明显提高，引气剂还可以有效的改善混凝土拌合物的粘聚性和保水性，二者还分别对硬化混凝土的强度与耐久性起着十分有利的作用。 四、拌合物存放时间及环境温度的影响 搅拌拌制的混凝土拌合物，随着时间的延长会变得越来越干稠，塌落度将逐渐减小，这是由于拌合物中的一些水分逐渐被骨料吸收，一部分被蒸发，以及水泥的水化与凝聚结构的逐渐形成等作用所致。 混凝土拌合物的和易性还受温度的影响，随着环境温度的升高，混凝土的塌落度损失的更快，因为这时的水分蒸发及水泥的化学反应将进行的更快。 和易性。混凝土的主要性质是和易性。和易性是指混凝土是否易于施工操作和均匀密实的性能。影响和易性的因素主要有以下几方面。1)用水量；2)水灰比；3)砂率；4)其他影响因素：水泥品种、骨料条件、时间和温度、外加剂等。 (2)普通混凝土结构的力学性质。1)混凝土的抗压强度和强度等级。混凝土强度包括抗压、抗拉、抗弯和抗剪，其中以抗压强度为最高，所以混凝土主要用来抗压。2)普通混凝土受压破坏特点。混凝土受压破坏主要发生在水泥石与骨料的界面上。混凝土受荷载之前，粗骨料与水泥石界面上实际已存在细小裂缝。。3)影响混凝土强度的因素。影响混凝土强度的因素主要有： (A)水泥强度和水灰比。(B)龄期。(C)养护温度和湿度。(D)施工质量，施工质量是影响混凝土强度的基本因素。4)提高混凝土强度的措施。提高混凝土强度的措施有：采用高强度等级水泥、采用干硬性混凝土拌合物、采用湿热处理(蒸汽养护和蒸压养护)、改进施TT艺、加强搅拌和振捣(采用混凝 土拌合用水磁化、混凝土裹石搅拌法等新技术)、加入外加剂(如加入减水剂和早强剂等)。 (3)普通混凝土的变形性质。1)化学收缩。2)干湿变形。3)温度变形。4)荷载作用下的混凝土变形。混凝土变形分为弹性变形和塑性变形。徐变是指混凝土在持续荷载作用下，随时间增长的变形称为徐变。徐变变形，初期增长较快，然后逐渐减慢，一般持续2～3年才逐渐趋于稳定。 然而怎么提高混凝土和易性呢？一下有几种施工过程中经常用到的方法： 1。当塌落度值比设计要求值小或大时，在水灰比不变的情况下，增加或减少水泥浆量，或在保持砂率不变的情况下，按比例减少或增加粗细骨料用量。 2。选用最佳砂率。 3。改善砂石级配。 4。尽量减少较粗的砂石。 5。增加水泥浆量。 6。使用外加剂（减水剂、塑化剂）。 所以。。。。。 以上资料仅供参考，，，