高速鐵路機制砂混凝土施工質量控制措施

高速鐵路機制砂混凝土施工質量控制措

施摘要：目前天然河砂，質量不穩(wěn)定而且資源儲備日漸匱乏，亂采亂供導致質量問題頻現(xiàn)，且長期受國家及政府環(huán)保管控政策限制，已無法滿足現(xiàn)有施工要求，嚴重制約了工程項目施工生產(chǎn)。為了保證項目施工有序進行，徹底解決地材供應不穩(wěn)定及質量不受控的“卡脖子”問題。各大施工企業(yè)均在鐵路、水電、公路等各個領域探索使用以機制砂代替天然河砂的混凝土施工。本文主要闡述機制砂生產(chǎn)過程控制措施及混凝土施工過程控制措施，同時針對機制砂特性對混凝土拌合物性能的影響、外觀質量影響、強度、耐久性能的影響的質量控制措施。關鍵詞：機制砂配合比 施工質量控制強度耐久性經(jīng)濟效益1、工程概況本項目為新建杭州經(jīng)紹興至臺州鐵路站前工程HSTZQ-4標段，位于浙江省天臺縣及臨海市境內(nèi)，設計標準為雙線高速鐵路，行車速度350km/h，標段起止里程DK129+921.4?DK170+662.8，全長40.701km?；炷辽a(chǎn)量約為100萬方，其中C50以下混凝土方量約為：90萬方，共需要粗骨料約：70萬方、細骨料約:50萬方。前期混凝土配合比設計細骨料主要以天然河砂為主，因受地域影響浙江省內(nèi)天然河砂開采產(chǎn)量很難滿足施工要求且質量較差，90%以上通過海運從山東、江西等地調入，海運、陸運成本較高，每方成本在230元/m3以上，且受當?shù)丨h(huán)保管控、氣候、運輸條件影響，工地經(jīng)常出現(xiàn)停工待料情況，嚴重制約現(xiàn)場混凝土施工進度及施工質量。為徹底解決細骨料供應不足、質量不穩(wěn)定且成本較高問題，借鑒鄭萬高鐵、貴南高鐵的機制砂生產(chǎn)、混凝土施工應用的成功經(jīng)驗，結合本標段工程特點，隧道22.617km，主要地質圍巖結構為玄武巖、凝灰?guī)r，占隧道長度的70%以上，是生產(chǎn)碎石、機制砂較好的原材料。對保障施工進度，成本控制起到關鍵性的作用。2、機制砂生產(chǎn)質量控制2.1機制砂加工設備選型機制砂生產(chǎn)工藝分干法和濕法兩種，干法主要以風選設備為主，適合露天開采干燥圍巖生產(chǎn)，缺點是受天氣影響較大，圍巖含水量大及雨天無法正常生產(chǎn)且受風選風速影響較大級配不均勻。濕法加工主要以水洗為主，優(yōu)點是不受天氣影響、不受母巖自身含水影響，產(chǎn)能穩(wěn)定，缺點是水洗過程，0.315mm、0.15mm顆粒流失，易造成級配不良且石粉含量較低3-5%，添加的絮凝劑影響混凝土性能，保坍性能差。結合本項目特點，生產(chǎn)母巖均為隧道內(nèi)圍巖，且隧道埋深較深，圍巖含水量基本在吸水飽和狀態(tài)，因此本項目機制砂生產(chǎn)采用濕法工藝。2.2、母巖質量控制2.2.1生產(chǎn)機制砂母巖應選用地質堅硬強度符合要求的硬質巖石。生產(chǎn)前應先對母巖的強度、有害物質含量進行外委檢測，檢測項目應按照《鐵路混凝土工程質量驗收標準》TB10424-2018標準規(guī)定的一年一次的形式檢測參數(shù)進行全檢。機制砂生產(chǎn)母巖強度不得低于80MPa。2.2.2開采母巖分區(qū)存放，應分為母巖存放區(qū)、分揀區(qū)、合格區(qū)，對隧道圍巖進行分選存放和標識。2.2.3母巖及成品運輸，運輸車輛應潔凈無污染，防止裹泥夾泥帶入雜物對合格母巖、成品造成二次污染，裝車過程中應按母巖、成品類別分級裝運，不得混裝混存。3、機制砂生產(chǎn)3.1機制砂生產(chǎn)嚴格按照滬昆浙工（2019）17號關于印發(fā)《杭紹臺鐵路機制砂使用推進會會議紀要》的通知、《杭紹臺鐵路建設項目機制砂應用指導性意見（暫行）》及相關規(guī)定執(zhí)行。機制砂料倉要做到地面硬化，排水系統(tǒng)良好，料倉周圍應設置排水溝，確保排水通暢。庫存的機制砂要嚴格按規(guī)定堆放，標識清楚，防止混料、油污及雜物污染。3.2生產(chǎn)過程中應通過水流、洗砂機轉速來控制石粉含量，石粉含量控制在10%以內(nèi)且亞甲藍MBV1.4。當亞甲藍MB>1.4時，應根據(jù)現(xiàn)場母巖分揀情況、隧道母巖巖性變化或母巖分揀過程中的夾層土、圍巖內(nèi)部特殊成分對亞甲藍吸附及亞甲藍試劑質量、試紙種類等影響導致MB>1.4進行逐項排查，確保質量符合標準要求。3.3每個工作班生產(chǎn)的機制砂由駐地試驗室至少抽樣一次進行顆粒級配、細度模數(shù)、石粉含量、MB值可根據(jù)圍巖變化情況進行檢測，當圍巖質量穩(wěn)定，可一周或一個月做一次MB值檢測。當圍巖巖性發(fā)生變化時，加強頻次檢測。應經(jīng)常檢查生產(chǎn)設備的運轉情況，當機制砂細度模數(shù)、碎石顆粒超過標準規(guī)定值時，應及時更換各粒級生產(chǎn)用篩，確保級配、細度模數(shù)、粒徑符合要求。3.4隧道開挖過程中，現(xiàn)場技術人員做好隧道圍巖變化的甄別工作，當隧道圍巖有變化與設計巖質不符時，及時通知試驗人員進行取樣檢測，并做好記錄。現(xiàn)場試驗人員應按制度做好現(xiàn)場的巡視工作，主要監(jiān)控母巖存放區(qū)、合格區(qū)及生產(chǎn)過程中的質量變化，確保機制砂生產(chǎn)質量。表1 機制砂性能檢測參數(shù)號序項目技術要求III實測值1顆粒級配/合格3表觀密度kg/m3255026704硫化物及硫酸鹽含量（以So,質量計）*W0.2<0.50.2

5氯化物含量（以CI?質量計）W0.1<0.20.16云母含量（按質量計）<0.5%0.07輕物質含量（按質量計）<0.5%0.38 有機物含量淺于標準色合格9堅固性5%8%401 飽和面千吸水率<1%<2%111壓碎值20%25%1421 母巖強度MPaN90N6010531堿活性快速砂漿棒膨脹率（e,）°0.200.300.08注：所檢機制砂各項物理、力學性能、有害物質含量均符合國標及行業(yè)標準要求；4、混凝土配合比優(yōu)化4.1、混凝土配合比根據(jù)設計使用年限、環(huán)境條件和施工工藝等采用體積法進行設計；本標段主要混凝土結構物設計使用年限為100年，最高環(huán)境條件為T3、H1、Y1、L2，采取泵送加溜槽或串筒布料澆筑，機械振搗密實。4.3、 混凝土配合比按最小漿骨體積比原則設計，在混凝土滿足施工性的前提下，最大限度控制富裕膠漿量，盡量杜絕泌漿（浮漿）的產(chǎn)生，保證混凝土的勻質性。4.2機制砂混凝土配合比設計優(yōu)化，重點解決混凝土粘稠、流動性差、坍損過快、骨料包裹性差、可施工性能、降低收縮及管道摩阻過大等問題。4.4、 運用“兩低、一高、雙摻”方法配制混凝土配合比?！皟傻汀睘榈陀盟俊⒌退z比，“一高”為高參合料用量，適當增加參合料用量可有效解決因機制砂細度模數(shù)不穩(wěn)定，級配不合理，空隙率大所導致的和易性差等問題，“雙摻”為摻礦物摻合料、摻優(yōu)質外加劑。4.5、 低用水量、低水膠比，可有效控制單方混凝土用水量過大導致的混凝土離析、和易性差、強度降低、泌水引起的混凝土表面砂線等各種質量病害。4.5、 混凝土配合比設計時，應嚴格控制混凝土中總堿含量、氯離子含量、三氧化硫等有害物質含量，消除或降低混凝土如膨脹、開裂、鋼筋銹脹等病害發(fā)生的幾率，提高混凝土的耐久性。5、混凝土生產(chǎn)、運輸、澆筑過程控制5.1、混凝土生產(chǎn)過程中各項原材料計量應在允許誤差范圍之內(nèi)，計量系統(tǒng)應嚴格執(zhí)行周期效驗制度，嚴格按配合比施工。施工配合比調整應充分考慮施工工藝、運距、氣溫等對混凝土拌合物性能的不利因素的影響，施工前應做好工藝性試驗。5.2、混凝土罐車在裝料之前應對罐體進行反轉，防止沖洗罐體內(nèi)部水及雨水未排干凈。在運輸過程中，無特殊情況，不得隨意停留，罐體轉速控制在1min2-4轉。嚴禁混凝土未卸料之前沖洗上料斗及下料斗避免沖洗水流入罐體內(nèi)部對混凝土拌合物性能造成影響。5.3、澆筑前應做好施工前的準備工作，包括結構尺寸、模板安裝加固、水、電、路及施工機具、人員到位等準備充分，根據(jù)現(xiàn)場混凝土落差選擇澆筑工藝，混凝土澆筑落差超過2m應使用串筒施工，確?；炷寥肽＞鶆虿浑x析，分層澆筑，分層厚度應控制在50cm以內(nèi)且振搗密實不漏震，混凝土入模溫度應控制在30°C以內(nèi)。6、外觀質量控制6.1、 表面氣泡控制：機制砂混凝土表面氣泡主要由模板脫模涂刷層、振搗不規(guī)范及混凝土外加劑原因引起。振搗應先從靠近模板側開始逐次推進，不過振不漏振，提倡二次振搗，兩次振搗間隔時間不宜超過40min,振搗的標準是混凝土不再顯著下沉、出現(xiàn)氣泡，表面呈水平狀態(tài)泛漿為止。6.2、 蜂窩、麻面、砂線控制措施：按要求對混凝土生產(chǎn)質量進行有效檢驗，確保混凝土拌合物性能滿足施工要求，做到不離析、不泌水。澆筑時應檢查模板有無漏漿，發(fā)現(xiàn)漏漿及時封堵；模板表面應清理打磨，不得有粘附物存在，刷涂脫模劑應均勻，不得漏刷。高溫施工時，應對模板采取降溫措施，澆筑應連續(xù)進行，布料應規(guī)范，嚴格控制混凝土的用水量，嚴禁二次加水，防止混凝土靜置泌水導致的表面砂線。6.3、 色差、冷縫控制措施：混凝土色差主要是脫模劑品質和模板上的油污、銹跡等引起。⑴使用的脫模劑應顏色透明且品質優(yōu)良；⑵對使用后的模板應及時清除油污和黏附物，模板清理干凈且涂刷脫模劑后應及時澆筑混凝土；⑶有銹蝕的模板應打磨至無銹跡，風干后及時涂刷脫模劑保養(yǎng)待用；冷縫主要是前后兩層混凝土施工間隔時間過長、振搗不到位等原因造成，⑴混凝土施工時應保持澆筑的連續(xù)性，分段、分區(qū)域、分層布料，保證每澆筑層基本水平：⑵振搗應均勻，分層厚度應滿足振搗器具額定振搗功率的要求，保證前后兩層混凝土充分黏結密實。1、機制砂易發(fā)生的實體質量缺陷

圖1砂線2 施工冷縫圖3蜂窩麻面圖1砂線2 施工冷縫1、配合比優(yōu)化、施工過程質量控制后實體質量圖1 隧道二襯混凝土外觀質圖2橋梁混凝土外觀質量7、強度、耐久性質量控制7.1、 混凝土的工作性、可泵性較差，如因混凝土材料合理波動或環(huán)境溫度引起的，應及時調整混凝土狀態(tài)。調整混凝土施工時間段，避免新拌混凝土受施工環(huán)境溫度、日照、風速影響后性能劣化。禁止混凝土二次加水，嚴格控制混凝土水膠比；7.2、 混凝土應連續(xù)、水平、逐窗、分層澆筑，杜絕混凝土在澆筑過程出現(xiàn)骨漿分離的現(xiàn)象，加強振搗密實不過振，確保混凝土拌合物勻質性、密實性保證混凝土強度、耐久性在可控范圍之內(nèi)。7.3、 嚴格控制隧道襯砌、現(xiàn)澆梁等大跨度重要部位的混凝土拆模時間，隧道二襯拆模強度N12MPa，現(xiàn)澆梁等大跨度重要部位的混凝土拆模時間應達到設計強度的70%以上方可拆模。禁止拆模強度未達標準要求，趕工而提前拆模的情況發(fā)生，防止混凝土拆模后因強度不足受結構物自重、圍巖變形擾動、掌子面爆破振動等引起的內(nèi)部破碎，混凝土不均勻收縮或干縮造成混凝土開裂、強度及抵抗外界侵蝕能力降低的質量缺陷。7.4、加強混凝土養(yǎng)生，適宜的養(yǎng)生方法可保證混凝土充分水化。一般采取灑水、噴涂養(yǎng)護劑及包裹保溫保濕的方式進行。應根據(jù)結構物形式、環(huán)境溫度選擇適宜的養(yǎng)生措施。嚴禁氣溫在5°C以下灑水養(yǎng)護。養(yǎng)護齡期根據(jù)環(huán)境條件一般控制在7?14d。7.5、在施工過程中及時對機制砂混凝土強度、耐久性進行跟蹤檢測，對標養(yǎng)試件進行3d、7d、28d強度檢測及增加抗?jié)B、抗裂性、電通量、氯離子抗?jié)B透系數(shù)、氣泡間距系數(shù)等耐久性能試驗，及時掌握混凝土各齡期的強度增長變化情況。每月對已到齡期的橋梁、隧道二襯、仰拱、填充除回彈檢測強度外，還進行鉆芯取樣驗證實體強度抽檢。確保機制砂混凝土實體質量有效可控。2、強度、耐性性能試驗圖1業(yè)主審批表，2、強度、耐久性檢測報告 圖3、4、5隧道二襯、仰拱填充實體質量見證試驗8、成本控制及經(jīng)濟效益杭紹臺鐵路具有一定的特殊性，社會資本投資，投標單價低、成本壓力大，尤其是地材（粗、細骨料）單價高質量差，關鍵是材料緊張供不應求。為了解決地材供應現(xiàn)狀，解決粗細、骨料供量不足質量差的問題，在全線8個標率先建起機制砂場，第一個驗收、第一個使用機制砂施工的標段也是使用機制砂最多的標段。2019年2月至2021年10月本標段共計生產(chǎn)62萬/m3混凝土，使用機制砂460280噸，按實際河砂進場價格與機制砂進場價格相比，每噸機制砂可節(jié)約成本130元，共計節(jié)約成本：59836400元。經(jīng)濟效益顯著。結束語由于影響機制砂混凝土使用的因素較多，依據(jù)中心試驗室提出的機制砂混凝土配合比設計要求，機制砂生產(chǎn)質量控制措施，機制砂混凝土不良狀態(tài)調整措施及機制砂混凝土外觀質量、強度、耐久性能等保證機制砂混凝土施工控制措施，圓滿的完成了中鐵一局杭紹臺鐵路HSTZQ-4標段的混凝土施工任務，并在國家鐵路局、工管中心、業(yè)主等多方原材料、實體抽檢中各項檢測指標，強度、耐久性均滿足設計及標準要求。且為企業(yè)節(jié)約成本6000萬元以上。實現(xiàn)了質量效益雙豐收。參考文獻1、 杭紹臺安電[2019]61號-關于下發(fā)《杭紹臺EPC管理機構機制砂生產(chǎn)過程質量管理方案》的通知；2、 （2019）17號關于印發(fā)《杭紹臺鐵路機制砂使用推進會會議紀要》的通知；3、 杭紹臺建設工[2019]2號《杭紹臺鐵路建設項目機制砂應用指導性意見（暫行）》的通知；4、 杭紹臺安電[2019]61號-關于下發(fā)《杭紹臺EPC管理機構機制砂生產(chǎn)過程質量管理方案》的通知；5、 《貴南高速鐵路機制砂加工工藝規(guī)程》（試行）；6、 JGJT241-2011《人工砂混凝土應用技術規(guī)范》；7、 JTT819-2011《公路工程水泥混凝土用機制砂》；8、 QCR9570-202