趙 勇

橋面保護層纖維混凝土專用減水劑研究

趙 勇

（貴州天威建材科技有限責任公司，貴州 貴陽 550025）

鐵路橋面保護層纖維混凝土作為橋梁結構耐久性的防護層，成型后纖維混凝土經常出現(xiàn)開裂、起殼等現(xiàn)象，給高速運行的鐵路帶來很大的安全隱患。通過調整優(yōu)化設計纖維混凝土配合比，使用鐵科院設計的橋面保護層纖維混凝土配合比，選用專用減水劑作為研究，分析探討了減水劑中保坍劑種類及用量對混凝土坍落度和含氣量的影響，尤其是在高溫情況下低坍落度保持，對系列保坍劑的調整應用。結果表明：專用減水劑滿足纖維混凝土坍落度施工低于140 mm，含氣量4~6等技術指標要求，橋面系保護層纖維混凝土能夠不出現(xiàn)或少出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。

纖維混凝土；配合比；新型保坍劑；減水劑；含氣量

0 引言

鐵路橋面保護層纖維混凝土在施工過程中體量不多，在嚴寒的北方高速鐵路防水層存在易失效的特性，柔性瀝青、防水卷材、涂料容易出現(xiàn)老化的缺點，普通纖維混凝土存在粉化、起殼、脫落的不足[1]，因此，橋面保護層纖維混凝土是高速鐵路混凝土不可或缺的一部分。橋面保護層纖維混凝土對高鐵橋梁起到重要保護作用，若出現(xiàn)問題，直接影響橋梁實體表面，造成梁體耐久性損失[2]。根據東北冬季的氣候情況，鐵科院對北方某鐵路橋面防水層纖維混凝土提出更高的標準和要求，要讓纖維混凝土具有較高的抗壓強度、拉伸強度并具有一定的抗?jié)B透性，尤其是耐久性滿足要求，關鍵是要求纖維混凝土不能有任何開裂現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)開裂現(xiàn)象全部鑿掉重新施工混凝土[3]。

面系保護層纖維混凝土在高鐵橋面使用很普遍，東北寒冷地區(qū)，由于保護層纖維混凝土厚度比較薄，天氣較熱時施工混凝土易出現(xiàn)裂縫，對高速行駛的列車已經造成嚴重安全隱患[4]。針對混凝土施工在北方6月~10月施工的工期安排，對我們提出外加劑在高溫情況下（東北夏季白天溫度在30~40℃），低坍落度保坍且不能中途變大的要求，坍落度只能存在測量誤差不能存在變大現(xiàn)象，要對混凝土坍落度在施工過程形成有效的控制。要求混凝土坍落度施工低于140 mm，含氣量在4~6之間，北方冬季寒冷，有抗凍融需要，耐久性一定要滿足要求。受現(xiàn)場施工步驟和施工條件的影響，坍落度須不低于70 mm，坍落度低于70 mm，攪拌站的攪拌機和現(xiàn)場攪拌車會出現(xiàn)放料困難的現(xiàn)象，施工時間在2h左右，才能滿足現(xiàn)場施工要求。

1 實驗與方法

1.1 實驗原料

水泥選用PO42.5級水泥；粉煤灰選用一級粉煤灰；砂選用細度模數在2.4-2.8的河砂；碎石選用連續(xù)級配碎石最大粒徑為10 mm；纖維選用高鋯含量的玻璃纖維[2]；減水劑選用貴州天威生產的聚羧酸高性能減水劑；水選用當地的地下水。碎石（5~10 mm）采取三級配0.2~2.5：5~8:8~10=0.5:1.5:8.5 ，碎石空隙率小于38%，混凝土初凝時間大于14h。

現(xiàn)場混凝土采用減水劑、引氣劑雙摻，結合現(xiàn)場供應自密實專用減水劑配方和引氣劑配方，現(xiàn)將減水劑和引氣劑配方（見表1）做如下調整。實驗在北方某工地進行混凝土預拌試驗，混凝土溫度30℃，大氣溫度33℃。

母液是普通減水劑母液具有較高的減水率基本沒有保坍效果，BM60、BM90、BM120是貴州天威公司生產的系列保坍劑，BT1、Pna是緩凝組分，YQ是引氣劑，XQ是消氣劑。

表1：減水劑和引氣劑配方

1.2 實驗方法

碎石纖維混凝土設計標號是C40，配合比是鐵科院專門為高寒地帶橋面保護層設計混凝土配合比，碎石纖維混凝土具有高抗裂、高抗凍、低收縮特性，其配合比時間具有低膠凝材料、低用水量、低坍落度、高含氣量“三低一高”的特點[5]，混凝土配合比見表2。

表2：混凝土配合比

2 結果與討論

2.1 減水劑和引氣劑對混凝土坍落度和含氣量的影響

減水劑和引氣劑對混凝土坍落度和含氣量的影響見表3、表4、表5、表6。

表3：坍落度及含氣量實驗

由表3可見，纖維混凝土出機坍落度125 mm，滿足要求，0.5h坍落度160 mm，已經不能滿足標準要求。BM60型保坍劑在0.5h開始釋放，坍落度迅速變大到160 mm，BM60型保坍劑使用超量且含氣量也超6%的上限。

表4：坍落度及含氣量實驗

由表4可見，調整減水劑的配方，纖維混凝土出機坍落度130 mm，滿足要求，0.5h坍落度140 mm略有增加滿足指標要求，1h坍落度170 mm超過標準要求。BM90型保坍劑在1h開始釋放，坍落度迅速變大到170 mm，BM90型保坍劑使用超量。降低BM60型保坍劑需要提高母液的使用量，BM60具有一定的減水率。降低引氣劑配方中引氣劑的用量，含氣量也降到6%的標準范圍內 。

表5：坍落度及含氣量實驗

由表5可見，調整減水劑的配方，纖維混凝土出機坍落度120 mm，滿足要求，0.5h坍落度130 mm略有增加滿足指標要求，1h坍落度140 mm略有增加滿足指標要求，BM120型保坍劑在1.5h開始釋放，坍落度迅速變大到175 mm，BM120型保坍劑使用超量。降低BM90型保坍劑初始坍落度變小，BM90同樣具有一定的減水率。

表6：坍落度及含氣量實驗

由表6可見，調整減水劑的配方，纖維混凝土出機坍落度125 mm，滿足要求，0.5h坍落度130 mm略有增加滿足指標要求，1h坍落度135 mm略有增加滿足指標要求，1.5h坍落度140 mm略有增加滿足指標要求， 2h坍落度125 mm略有降低滿足指標要求，2h坍落度95 mm略有降低滿足指標要求，BM120 同樣存在少量減水率。在保坍劑和緩凝劑的共同作用下，混凝土的初凝時間在16h。

通過以上分析得出引氣劑在纖維混凝土的變化中存在波動，但在誤差范圍內，基本沒有變化。系列保坍劑產品有良好的保坍性能，不同產品在不同的時間段發(fā)揮作用，使纖維混凝土在2h多能夠滿足施工要求。

3 結論

（1）系列保坍劑多具有一定的減水率，保坍效果越好，保坍劑減水率呈現(xiàn)降低趨勢；

（2）系列型保坍劑有良好的保坍性能，對含氣量影響??；

（3）系列保坍劑調整使用量 ，低坍落度纖維混凝土工作性2h滿足施工要求；

（4）在保坍劑和緩凝劑的共同作用下，混凝土的初凝時間超過14h滿足要求；

[1]趙鋒濤.東北寒區(qū)高速鐵路橋梁防水層施工技術研究[J].居業(yè),2019(01):101-102.

[2]黃松貴.高速鐵路新型橋面防水層技術優(yōu)化[J].建材與裝飾,2018(21):277.

[3]王棟.高速鐵路橋面防水層纖維混凝土配合比優(yōu)化設計及施工工藝研究[J]. 安徽建筑. 2021,28(01):169-171.

[4]湯貴海.嚴寒地區(qū)客運專線橋面C40細石纖維混凝土防水封閉層鋪裝工藝研究[J].鐵道建筑技術,2018(02):29-33.

[5]楊金成.嚴寒地區(qū)高速鐵路橋面防水保護層施工技術優(yōu)化[J].價值工程,2020,(第12期).131-133.

[6]白午龍.超高性能混凝土鋼橋面鋪裝疲勞性能試驗研究[J].城市道橋與防洪. 2021,(02)：169-172+188.

[7]李映棟.橋梁工程施工中橋面防水施工技術研究[J].智能城市. 2021,7(01)：156-157.

趙勇（1986.9- ），男，漢族，籍貫：湖南邵陽人，職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：混凝土外加劑方向。

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