站房结构均采用耐久性为100年的混凝土, 本文主要论述对高铁站房耐久性混凝土更高要求的国铁线下结构部分纵横梁格构体系、5跨刚构-连续梁桥耐久性混凝土, 并根据工程特点结合现场实际情况, 对原材料的选择, 混凝土配合比设计、优化、试验以及施工过程控制, 提高混凝土密实度, 减小混凝土早期内部应力, 确保耐久性混凝土施工质量。

杭州东站是全国铁路九大枢纽站之一, 也是长三角重要的现代化综合交通枢纽, 紧临钱塘江二桥, 是杭州从西湖时代迈向钱塘江时代的标志性建筑, 设计中充分体现了杭州精致和谐、大气开放的城市形象, 体现面向未来的时代精神。站房为5层结构, 地上2层, 地下3层。地上1层为站台层, 2层为高架候车层, 局部设商业夹层。地下2, 3层分别为地铁进站层和站台层。车站采取“上进下出”模式。站房主体建筑东西进深463.45m, 南北面宽143.6m, 总建筑面积155 569m²。工程采用铁路工程专用百年耐久性混凝土, 总用量约640 000m³, 混凝土施工技术要求高, 质量控制难。

高铁耐久性混凝土配合比设计首先对原材料的选择有很高的要求, TB10005—2010《铁路混凝土结构耐久性设计规范》中对拌合水、水泥、矿物掺和料、细骨料、粗骨料、外加剂等原材料的各种性能提出了很高的要求。本文主要针对站房国铁线下结构部分纵横梁格构体系、5跨刚构-连续梁桥的耐久性混凝土进行配合比设计。国铁线下结构部分地质环境作用类别:氯盐环境, 作用等级为L1。桥面板, 纵、横梁外包混凝土及正线梁部分为C50混凝土。本部分为主体结构用材, 为提高混凝土抗裂、抗渗及耐久性能, 混凝土配制中掺入增强密实抗裂剂。

本工程选用赣江砂, 属Ⅱ区天然中砂, 细度模数为2.6, 含泥量为0.6%, 氯离子含量为0.001, 碱活性为0.05, 各项性能检验结果如表1所示。

本工程粗骨料根据项目特点主要选用粒径为5~16mm的级配碎石, 产地为余杭樟山, 压碎值为6.7, 针片状颗粒含量为2.6, 含泥量为0.1%, 各项性能检验结果如表2所示, 颗粒级配如表3所示。

本工程水泥选用浙江新都普通硅酸盐水泥P·O52.5, 各项性能检验结果如表4所示。

本工程选用华能玉环电厂的Ⅱ级粉煤灰, 各项性能检验结果如表5所示。

本工程选用杭州紫恒矿微粉有限公司的S95磨细矿渣粉, 各项性能检验结果如表6所示。

本工程选用聚羧酸系高性能减水剂, 各项性能检验结果如表7所示。

配合比设计是确保混凝土耐久性最为重要的环节, 同时原材料的品质, 胶凝材料与聚羧酸系减水剂的适用性, 水胶比与最小胶凝材料用量限值均是保证混凝土耐久性所需要的抗渗性与力学性能的重要技术参数。

耐久性混凝土设计技术指标及要求:设计强度等级C50, 56d电通量<1 000C (环境作用等级为氯盐环境L1) , 设计坍落度180~240mm, 混凝土含气量≥2.0%等。根据设计图纸与规范要求, 选择多种连续级配粗细骨料、水泥、外加剂等进行混凝土扩展度、坍落度、强度等试验, 通过试验比配并结合现场施工特点, 并充分考虑混凝土的耐久性以及力学性能, 经过多次对比试验, 最终确定C50耐久性混凝土配合比, 配合比数据如表8~10所示。

高铁耐久性混凝土在生产过程中必须保证材料来源和品质的稳定, 并符合TB10424—2010《铁路混凝土工程施工质量验收标准》的要求。

要求搅拌站进行严格的混凝土配合比试配, 在系列试配的基础上优选混凝土配合比, 针对提出的实验室配合比, 在实际生产中进行生产配合比的试拌, 以满足施工要求的混凝土技术指标和施工过程中的工作要求。混凝土原材料均按质量计量, 每盘混凝土计量允许偏差为:水泥、矿物掺和料±1%, 粗、细骨料±2%, 拌合用水±1%, 外加剂±1%。项目部派专人负责耐久性混凝土生产中的开盘鉴定, 即时掌握耐久性混凝土的坍落度、扩展度、抗离析性等指标, 确保拌制的混凝土不但满足设计性能, 还应满足其施工性能。

本工程混凝土采用混凝土搅拌车运输至施工现场, 用汽车泵或固定泵泵送至浇筑地点。搅拌车在装入混凝土前必须仔细检查, 筒体内保持干净、潮湿, 不得有积水、积浆。考虑耐久性混凝土的坍落扩展度随时间增长而逐渐减小, 特别在2h后坍落扩展度将会产生大幅度降低, 要求每辆混凝土运输车内的混凝土必须在60~70min内全部浇筑。为此, 项目部会同搅拌站组成协调、联络小组, 统一协调自密实混凝土浇筑施工的全过程, 通过施工现场与搅拌站的及时信息交流, 密切结合现场施工速度, 并充分考虑混凝土运输时间, 混凝土的生产、运输、现场就位与浇筑进度充分衔接。

1) 混凝土入模前测定混凝土的入模温度, 应控制在10~30℃, 当气温低于5℃时, 应对混凝土中的原材料进行加热搅拌或加强保温养护。原材料加热温度应遵守冬期施工的有关规定。在低温季节提高混凝土的入模温度, 有利于混凝土的强度增长和提高结构物的抗裂能力。

2) 混凝土浇筑时的自由倾落高度≤2m。当>2m时, 采用滑槽、串筒、漏斗等器具辅助输送混凝土, 保证混凝土不出现分层离析现象。

3) 混凝土的浇筑采用分层连续推移的方式进行, 浇筑间隙时间不超过混凝土的初凝时间, 不得随意留置施工缝。

4) 采用泵送混凝土时一次摊铺厚度≤300mm, 且不大于振捣棒长的1.25倍。

5) 在炎热季节浇筑混凝土时, 避免模板和新浇混凝土直接受阳光照射, 保证混凝土入模前模板、钢筋及附近的局部温度均不超过35℃。尽可能安排在傍晚或夜间浇筑混凝土。

6) 混凝土拌合料在搅拌、浇筑入模后, 采用二次振捣工艺。必须振动捣固, 密实成型, 结构密实, 使拌合料的颗粒之间以不同的振动加速度发生液化, 破坏初始颗粒之间不稳定平衡状态, 骨料颗粒依靠自重达到稳定位置, 游离水分挤压上升, 气泡逸出表面, 混凝土最终逐渐达到密实状态, 从而大大提高混凝土结构耐久性。

1) 混凝土养护要达到保湿的目的。保温能使混凝土表面温度不致过快散失, 减少混凝土表面的热扩散和温度梯度, 从而避免产生表面裂缝;保湿使混凝土在强度发展阶段保持湿润, 防止混凝土表面脱水而产生干缩裂缝, 使水泥水化顺利进行, 提高混凝土的极限拉伸强度。

2) 本工程混凝土养护, 采用铺放塑料布后覆盖棉被或矿棉养护, 保证塑料布内湿润。塑料布应叠缝、骑马铺放, 以减少水分的散发。

3) 为保证耐久性混凝土内部与混凝土表面温差<20℃, 表面温度与大气温度之差<20℃, 采用塑料薄膜覆盖养护的同时, 还要根据实际施工时的气候、测温情况、混凝土内表温差和降温速率, 通过热工计算随时调整养护措施。

4) 养护过程中, 如发现遮盖不好, 表面泛白或出现干缩细小裂缝时, 要立即仔细加以覆盖, 加强养护工作, 采取措施, 加以补救。

5) 为确保新浇筑的混凝土有适宜的硬化条件, 防止在早期由于干缩而产生裂缝, 混凝土浇筑完毕后, 在7h内加以覆盖。混凝土养护时间不得少于14d。

本工程检测2类构件, 共32件, 检测点数为226点。

1) 梁的合格率为92.6%, 最大偏差为允许偏差值的1.3倍。

2) 板的合格率为91.1%, 最大偏差为允许偏差值的1.4倍。

检测结论:钢筋保护层厚度合格。

轨道层纵横梁格构体系与正线桥耐久性混凝土检测结果如表11所示, 所测混凝土强度均符合设计要求。

耐久性混凝土具有显著抗氯离子渗透性能、抗裂性、护筋性、耐蚀性、抗冻性、耐磨性以及抗碱-骨料反应性等性能。为确保混凝土耐久性满足设计与规范要求, 通过本工程实践, 总结如下。

1) 选择高品质的原材料, 并始终保持原材料的品质。

2) 选用与胶凝材料相适应的高效减水剂, 掺入高活性矿物掺和料, 如粉煤灰、磨细矿渣粉。

3) 合理胶结材料用量和低水胶比的配制思路, 对配合比进行多次试配, 优化施工配合比。

4) 施工中加强过程控制、养护以及对耐久性混凝土结构的跟踪监测。