青藏铁路低温早强耐久混凝土施工工法适用范围

《青藏铁路低温早强耐久混凝土施工工法》适用于高原、高寒多年冻土区对混凝土低温早强、抗冻耐腐、抗氯离子侵蚀和耐风蚀等性能要求较高的混凝土工程，对其他地区耐久性要求较高的混凝土施工也有一定借鉴作用。

青藏铁路低温早强耐久混凝土施工工法工艺原理

《青藏铁路低温早强耐久混凝土施工工法》的工艺原理叙述如下：

1.根据青藏高原特殊环境和设计要求，在混凝土中掺入含有高效减水、引气、保坍防泌、细化微孔结构等组分的复合型混凝土外加剂，有效改善混凝土的工作性能和耐久性能。

2.混凝土施工过程的各个环节是相互依存的，任何一个环节出现问题都将影响其技术性能，故此，将混凝土的施工过程控制划分为原材料选择、配合比选定、混凝土拌合、运输、浇筑、养护等几个方面，并分别采取措施对施工全过程进行质量控制，从而确保实体混凝土的质量及耐久性达到设计要求。

3.青藏线混凝土的耐久性指标是混凝土整体性能的控制指标。由于混凝土耐久性指标的试验时间长、操作繁琐、设备复杂，不利于混凝土质量的有效控制，因此施工开始前严格检验混凝土使用原料的品质，调配混凝土配合比，将混凝土坍落度、含气量和泌水率调整到合理的范围内，从而确保全面、大范围施工时混凝土控制指标在规定的范围内。

青藏铁路低温早强耐久混凝土施工工法施工工艺

• 工艺流程

《青藏铁路低温早强耐久混凝土施工工法》的低温早强耐久混凝土施工工艺流程见图1，蒸养耐久混凝土施工工艺流程见图2，耐久混凝土养护工艺流程见图3。

• 操作要点

《青藏铁路低温早强耐久混凝土施工工法》的操作要点如下：

一、混凝土的配制

1.原材料的选用

1）水泥：选用普通硅酸盐系列产品，其性能应符合《通用硅酸盐水泥》GB 175—2007的规定。

2）细骨料：选用有害物含量小、坚固性、级配良好的天然中粗砂。C50以下混凝土用砂含泥量≤3.0%，氯离子含量<0.06%，C50及以上等级混凝土用砂含泥量≤2.0%，泥块含量<0.1%，坚固性<5%，氯离子含量<0.06%。其他技术指标符合《铁路混凝土与砌体工程施工规范》TB 10210的规定。

3）粗骨料：选用连续级配、坚固性优良、含泥量小、坚硬耐久的碎石、卵石或两者的混合物，最大粒径不得大于40毫米。C50以下等级混凝土用粗骨料的含泥量≤1.0%，C50及以上等级混凝土用粗骨料的含泥量≤0.5%，泥块含量≤0.10%，针片状颗粒含量≤8%，坚固性≤5%，岩石抗压强度与混凝土强度等级之比≥1.5。其他技术指标应符合《铁路混凝土与砌体工程施工规范》TB 10210的规定。

当因条件所限不得不使用碱活性骨料时，骨料的浆棒膨胀率不应大于0.2%，且混凝土的碱含量应满足《铁路混凝土工程预防碱-骨料反应技术条件》TB/T 3054的规定。否则，应采用具有明显抑制碱一骨料反应功能的外加剂或掺合料并经试验确定。

4）外加剂：在青藏铁路施工中采用铁科院配制生产的DZ系列混凝土外加剂，其技术性能指标应符合《混凝土外加剂》GB 8076、《混凝土防冻剂》JC 475和《青藏铁路高原冻土区混凝土耐久性技术条件》的规定。

5）掺合料：在具有强腐慢性矿化水冻融区环境中的混凝土，除掺混凝土外加剂外，应同时掺加粉煤灰，其品质应符合GB 1596规定的I级粉煤灰要求。在十四标线下工程施工中未使用掺合料。

6）拌合水：混凝土搅拌用水应满足《铁路混凝土与砌体工程施工规范》TB 10210的规定。

2.配合比设计

根据2005年前铁路规范及青藏铁路建设总指挥部对胶凝材料用量要求，混凝土配合比设计按以下原则进行：

1）满足设计对混凝土耐久性和强度的要求。水胶比和胶凝材料用量应根据工程结构环境及施工条件确定。

①采用导管法施工时，具有中等及以下腐蚀性环境的灌注桩混凝土水胶比≤0.38，胶凝材料用量为400-470千克/立方米；具有强腐蚀性或矿化水冻融区环境的混凝土灌注桩的水胶比≤0.38，胶凝材料用量为450~480千克/立方米。

②采用泵送法施工时，具有中等及以下腐蚀性环境的基础、墩台、墩柱等混凝土的水胶比≤0.38，胶凝材料用量为420～440千克/立方米；具有强腐蚀性或矿化水冻融区环境的基础、墩台、墩柱等混凝土的水胶比≤0.36，胶凝材料用量为440~460千克/立方米。

③采用斗送法施工时，具有中等及以下腐蚀性环境的基础、墩台、墩柱等混凝土的水胶比≤0.38，胶凝材料用量为400～420千克/立方米；具有强腐蚀或矿化水冻融区环境的基础、墩台、墩柱等混凝土的水胶比≤0.37，胶凝材料用量为420～440千克/立方米。

④采用泵送法输送混凝土和蒸养法生产预应力混凝土耐久梁时，混凝土的水胶比≤0.34，胶凝材料用量为480～530千克/立方米。

⑤采用斗送法施工时，具有中等及以下腐蚀性环境的预制矩（圆）涵及其基础等结构构件混凝土的水胶比≤0.37，胶凝材料用量为380～400千克/立方米；具有强腐蚀或矿化水冻融区环境的预制矩（圆）涵及其基础等结构构件混凝土的水胶比≤0.36，胶凝材料用量为420～440千克/立方米。

2）采用导管法浇筑水下混凝土的砂率为38%~44%，采用泵送法施工普通结构的混凝土砂率为38%~42%，采用斗送法施工的混凝土砂率为30%~34%。

3）使用DZ系列外加剂的型号和掺量按施工环境温度及腐蚀条件确定（见表1）。

4）混凝土拌合物坍落度应根据工程结构性质、运送、浇筑方法确定。导管法浇筑水下混凝土的坍落度为180～200毫米，罐车运送混凝土的坍落度为90～130毫米，泵送法运送混凝土的坍落度为120～180毫米，斗送法混凝土坍落度为30～90毫米。

5）混凝土拌合物的含气量根据混凝土抗冻标号和养护工艺确定。抗冻等级为F300时，采用常温养护含气量为3.5%~6.0%，采用蒸养法养护时含气量为2%~3%。

6）混凝土配合比的设计除应遵循上述原则确定其主要参数外，还应按《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55进行试验验证。

3.混凝土耐久性要求

1）抗冻融循环指标：F≥300。

2）抗渗指标：S≥12。

3）护筋性：混凝土砂浆中的钢筋不得锈蚀。

4）抗氯离子渗透性：氯离子渗透值不得大于1000库仑。

5）抗裂性：混凝土的表面非受力裂缝平均宽度不得大于0.20毫米。

6）耐腐蚀性：混凝土能耐

7）抗碱-骨料反应性能：骨料的砂浆棒膨率按《铁路混凝土用骨料碱活性试验方法》TB/T 2992检验不得大于0.2%，且混凝土的总碱含量应满足《铁路混凝土工程预防碱-骨料反应技术条件》TB/T 3054的规定。

8）耐风蚀性能：暴露于大气中的混凝土，其砂浆的磨耗量不大于0.5千克/平方米。

4.混凝土拌制

1）原材料的保温与加热

当环境温度过低，混凝土拌合物温度无法满足要求时，优先采用加热水的方法，当只加热水还不能满足要求时，采用骨料同时加热的方法。根据热工计算和实际试拌，确定水或骨料需要加热的温度水的最高加热温度不超过60℃。当加热水还不能满足要求时，再将骨料均匀进行加热，但加热温度不高于60℃。水泥、外加剂在使用前运入暖棚进行预热。

在暖季灌注混凝土基础时，为控制混凝土的入模温度，可安排在夜间进行施工，同时对存放的粗、细骨料采取遮阳和使用前采用冷水冲洗骨料降温的措施。

2）混凝土的拌合

混凝土采用集中拌合方式进行拌合，使用具有自动计量上料系统的强制式搅拌机，搅拌时间一般控制在2～3分钟，最长不得超过5分钟。混凝土拌合物坍落度根据灌注工艺要求，严格按配合比设计控制。常温养护法生产混凝土时，混凝土拌合物含气量控制一般在3.5%~5.5%。

蒸汽养护生产混凝土时，混凝土拌合物含气量控制一般在2%~3%，当石子温度低于0℃时，先投入石子与热水预拌，以避免石子表面出现冰膜。

5.混凝土运输

1）运输设备内壁平整光滑、不吸水、不漏水，经常清除黏附的混凝土。

2）远距离运输混凝土采用混凝土罐车输送，运输途中以2～4转/分钟的转速转动，卸料前以常速再次搅拌卸料。

3）近距离运输混凝土采用斗车，混凝土的装载厚度不小于40厘米，斗车贮料斗应予以覆盖。

4）用吊斗（罐）垂直运输混凝土时，吊斗出口到承接面间的高度不大于2米。吊斗（罐）底部的卸料活门应开启方便，并保证不漏浆。

5）当气候寒冷时，在运输混凝土拌合物的容器外罩上保温套，混凝土运输至浇筑处的温度与要求不相符时，及时采取措施进行调整。

6）混凝土在运输过程中应保证不发生离析、漏浆、严重泌水及坍落度损失过多等现象。

二、混凝土浇筑

1.混凝土运至浇筑地点后，及时浇筑，以减少热量损失。混凝土失去流动性浇筑困难时，不得二次加水拌合使用。

2.浇筑对冻土层有直接影响的混凝土结构时，入模温度一般控制在5℃左右，最高不大干10℃。

3.浇筑与冻土层不直接接触，且在低温下养护的混凝土结构时，模板温度不低于-3℃，混凝土的入模温度一般控制在10℃左右，最高不大于15℃；采用蒸汽养护的耐久混凝土人模温度一般为10~20℃，最高不大于25℃。

4.环境气温低于是-10℃条件下进行较小体积的混凝土浇筑时，在浇筑部位的周围搭设暖棚并事先预热，以避免浇筑期间混凝土受冻。

5.混凝土应分层进行浇筑，其分层厚度应根据混凝土拌制能力、运输条件、浇筑速度、振捣能力和结构要求等条件决定。现浇混凝土结构的分层厚度为20～30厘米。

6.每一点的振捣延续时间宜为20～30秒，以混凝土不再沉落，不出现明显的大气泡，表面呈现浮浆为度。

7.混凝土浇筑应连续进行，因故间歇时，间歇时间应根据环境温度、水泥性能、水灰比和外加剂类型等条件通过试验确定。当间歇时间超过允许值时，按浇筑中断处理，同时留置施工缝，并做好记录，施工缝的平面与结构的轴线相垂直，施工缝处应埋入适量的接茬片石、钢筋或型钢，并使其体积露出前层混凝土一半左右。

8.浇筑施工缝上层混凝土时，前层混凝土抗压强度不小于1.2兆帕，并凿除和清除原混凝土表面水泥砂浆薄膜、松动石子、松动混凝土层及杂物。混凝土接合面原混凝土温度保持在2℃以上，先铺抹一层厚约15毫米并与混凝土灰砂比相同而水灰比略小的水泥砂浆，或铺一层厚约20厘米其粗骨料比新浇混凝土减少10%的混凝土，然后再继续浇筑新层混凝土。

9.混凝土浇筑至表层时及时除去浮浆，并在混凝土初凝前进行混凝土表面的提浆、压实、抹光工作，在初凝后终凝之前进行二次压抹，以减少混凝土表面收缩。

10.混凝土浇筑过程中，混凝土拌合物实测坍落度与要求坍落度之差的允许偏差符合以下规定：要求坍落度≤40毫米时，允许偏差为±10毫米；要求坍落度为50～90毫米时，允许偏差为±20毫米；要求坍落度≥100毫米时，允许偏差为±30毫米。

11.每一工作班拌制的同配合比混凝土每100盘且不超过100立方米时（不足100立方米亦按100立方米计），应制作不少于6组混凝土抗压强度检查试件，其中：1组用作测定临界抗冻强度；1组用作确定拆模时间；2组在同条件养护7天再转入标准条件养护28天，用作测定同条件养护转标准条件养护试件的抗压强度R-7＋28；2组在标准条件下养护28天，用作测定混凝土试件的标准抗压强度R28。

蒸养法生产的耐久混凝土预制构件的力学性能检查试件的制作频率同普通混凝土预制构件相同。

12.在同标段、同配合比、同拌合站的耐久混凝土梁及其他混凝土预制构件每3000立方米，其他混凝土每5000立方米制作1次耐久混凝土性能检查试件。

三、混凝土养护与拆模

根据外部环境温差大、蒸发量高的特点，对现浇混凝土的养护实施三阶段保温、保湿养护，控制混凝土表面温度不低于5℃，保证拆摸时混凝土表面温度与外界环境温度之差不大于10℃。混凝土浇筑前，要充分作好混凝土养护的准备工作，包括各种养护材料、测温仪器、补水设备等。

1.结构物混凝土带模养护

1）混凝土灌注后，立即用棉毡或棉帐篷紧贴模型外壁包裹。混凝土的顶面可用湿毡布覆盖，其上再覆盖一层厚塑料布，防止水分散失，最后盖一层棉毡或棉毡帐，进行保温、保湿养护。

2）严格控制混凝土的养护温度不低于混凝土外加剂所规定的最低适用温度。当环境温度低于-5℃时，采取火炉和碘钨灯增温两种方式保温。热源距混凝土实体模板间距应不小于1米，并在热源辐射较强区域用废模板或其他隔热材料阻热，防止因混凝土受热不均造成局部龟裂，要使整体混凝土结构物受热均匀，直至混凝土的强度达到临界抗冻强度，并对混凝土不准洒水。引用外部热源进行养护时，混凝土的静养时间不少于2小时，其养护温度控制不大于浇筑完成后的混凝土内部温度。

3）当环境温度大于5℃时，混凝土灌筑终凝后，且有一定强度（一般应超过12小时），可从混凝土结构物顶面充分洒水保湿养护。在正温条件下，结构物混凝土应带模养护4～5天，其强度可满足拆模强度要求。

2.结构物混凝土拆模后前期养护

1）混凝土拆模时，表面温度与环境温度之间不宜大于15℃，最好在一天中气温最高的时间段拆模。

2）在将混凝土模型有序、迅速拆除的同时，对先暴露的混凝土表面喷水保湿，待暴露面增多，可予以句裹时，迅速用完全浸湿，且不掉色的毡布将混凝土表面包裹起来（当怀疑毡布会出现掉色，而影响结构物混凝土外观时，可先用厚塑料布压茬包裹，外层再用毡布包裹），防止混凝土表面因失水过快而龟裂。在湿毡布外再包裹一层厚塑料布，第三层用棉帐篷布包裹。

3）自混凝土灌筑到拆模包裹后，14天内在环境温度为正温时，每天从混凝土顶面对整体混凝土结构物不少于3次充分补水保湿保温养护。

3.结构物混凝后期养护

1）新灌混凝土结构物养护14天后，在环境温度为正温时，补水次数可适当减少，15～30天中每天充分补水次数可为2次，30天后充分补水次数可改为2天一次。

2）整个包裹保湿保温避光养护时间不少于60天。并且经常检查包裹是否损坏，及时予以更换补包。

3）整个养护过程中作好测温和养护方法等全过程详细记录。

4.养护工艺流程见图3。

5.不同环境温度下混凝土的临界抗冻强度见表2。

6.预制混凝土涵节采用蒸汽养护时，养护过程分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。浇筑2小时后开始升温，升温速度不得大于10℃/小时。恒温应控制在50℃以下，恒温时间由试验确定。降温速度不得大于10℃/小时。涵节表面与环境温度之差和涵节表面与涵节内部温度之差不超过15℃。

7.混凝土拆模强度应符合设计要求，当混凝土强度达到临界抗冻强度，符合《铁路混凝土与砌体工程施工规范》TB 10210强度要求，且其表面及棱角不因拆模而受损时再拆模。拆模时应做到边拆模边包裹混凝土。拆模应按立模顺序逆向进行，不得损伤混凝土，并减少模板破损。拆模后混凝土结构物应在强度达到设计值100%，再承受全部设计荷载。