薄海龍

（中鐵建大橋工程局集團第四工程有限公司，黑龍江 哈爾濱 150056）

0 引言

CRTS Ⅲ型板式無砟軌道由軌道板、自密實混凝土和底座板等部分組成。自密實混凝土應根據(jù)軌道板的結構特點、施工條件以及環(huán)境條件等進行設計。自密實混凝土有高流動性、間隙通過性、抗離析性、高耐久性和高體積穩(wěn)定性，澆筑時僅靠其自重作用而不需要振搗便能充填密實成型的高性能混凝土。

1 工程概況

該標段建設標準為350km/h 高速鐵路。全段Ⅲ型板共4262 塊，其中分為P5600/3488 塊、P4925/526 塊、P4856/208塊、P6730/22 塊、P6250/18 塊；自密實混凝土共計6112.9m，設計強度等級為C40。

2 試驗方案

揭板試驗場地選在該分部攪拌站，揭板試驗區(qū)規(guī)劃大小27m×35m，現(xiàn)場設置標識標牌，根據(jù)圖紙尺寸及現(xiàn)場放樣，該場地規(guī)劃能滿足揭板試驗的要求。

2.1 試驗過程參數(shù)

須記錄的內容如下。配合比、天氣、溫度、工裝工藝、拌合物性能、灌注量、灌注用時、現(xiàn)場過程照片等。

2.2 揭板參數(shù)

揭板后記錄揭板時間，拍攝效果照片，觀察混凝土灌注是否飽滿、密實、表面平整，有無離析、露骨及蜂窩現(xiàn)象，有無松軟發(fā)泡層及泌水現(xiàn)象，有無大于50cm2的氣泡，切割面是否密實，有無上下貫通氣泡現(xiàn)象，斷面上骨料分布是否均勻，表層是否有浮漿。

2.3 確定各項參數(shù)

揭板試驗全部完成后，根據(jù)灌注結果總結出最終配合比、最適宜坍落擴展度、擴展時間、含氣量、自密實工裝等相關參數(shù)。

3 試驗過程

2017 年11 月初，該分部開展線下揭板試驗工作，2017年11 月底收到北京鐵科工程檢測中心提供的設計配合比后，立即組織人員進行復配驗證，驗證后，于2018 年4 月2 日進行拌和站調試。調試完成后，于2018 年4 月8 日進行第一次灌注試驗。截至2018 年5 月28 日，共灌板16 次26塊板，從第9 次往后揭板效果看，混凝土性能穩(wěn)定，檢查各項指標滿足驗收要求。

試驗主要儀器設備如下。擴展度測試儀2 臺；L 型儀2 個；J 環(huán)2 個；1000mm 鋼板尺2 個；百分表16 塊，精度0.1℃數(shù)字式溫度計2 只；秒表4 塊；10L 容量筒1 個；30L容量筒1 個。

4 自密實混凝土揭板試驗總結

4.1 總體情況

該分部在2017 年11 月初開展線下揭板試驗工作，11 月底收到北京鐵科工程檢測中心提供的設計配合比。2018 年3 月5 日至4 月5 日共進行20 次室內試拌，配合比復配驗證期間，在北京鐵科工程檢測中心專家指導下，共進行兩次配合比調整，確定了最終配合比。拌合站調試5 次。揭板試驗共灌注16 次26 塊板，其中9 次14 塊板不合格，7 次12 塊板合格。

4.2 試驗室試拌

在北京鐵科工程檢測中心專家的指導下共進行20 次室內試拌，前8 次試拌采用北京鐵科工程檢測中心出據(jù)的理論配合比，由于砂的細度模數(shù)變大，導致每1 次試驗時混凝土的出機T500 流速過慢，混凝土發(fā)粘，和易性差，不滿足要求，后來經(jīng)過對砂率進行調整，增加1 個砂率后，在反復調整外加劑配方后，混凝土出現(xiàn)漿體不飽滿，包裹骨料不均勻等現(xiàn)象，含氣量低，無法達到自密實混凝土的理想狀態(tài)。

經(jīng)過與北京鐵科工程檢測中心溝通后，調整引氣劑組分，將含氣量調整為大于等于6%，經(jīng)過7 次反復試拌，發(fā)現(xiàn)當條件為53%砂率和大于6%的含氣量時，混凝土的和易性與T500 流速有很大改善。但隨著氣溫持續(xù)升高，混凝土2 小時坍落擴展度損失過大，后經(jīng)對減水劑保坍成分調整，又經(jīng)5 次試拌，反復測試出機、1h、2h 的T500 流速、坍落擴展度、J 環(huán)、L 型槽數(shù)據(jù)都滿足技術指標。

第18 次室內試拌初始狀態(tài)如下。擴展度為680mm，T500為3.6s，含氣量為6.6%，泌水率為0%，2 小時后擴展度為670mm，T500 為3.8s，含氣量為6.4%，泌水率為0%。

第20 次室內試拌初始狀態(tài)如下。擴展度為680mm，T500為3.9s，J 環(huán)結果16mm，L 型儀結果0.91，含氣量為6.5%，泌水率為0%，2 小時后擴展度為680mm，T500 為4.2s，含氣量為6.2%，泌水率為0%。

2018 年4 月6—8 日進行拌合站試拌，共進行5 次，前2 次由于攪拌機里與罐車里有水導致擴展度過大失敗。經(jīng)過砂漿潤機后，后3 次試拌的混凝土比較穩(wěn)定，出機狀態(tài)良好，T500 流速比在試驗室做的結果有提速現(xiàn)象，坍落擴展度比較穩(wěn)定。

4.3 現(xiàn)場揭板試驗

其中灌注4 次5 塊板揭板后斷面粗骨料分布不均勻；灌注5 次9 塊板發(fā)現(xiàn)表面存在6cm2以上的氣泡較多，同時排氣孔周圍表面工藝性氣泡過多；灌注7 次12 塊板混凝土充盈飽滿，表面平整光滑無軟弱泡沫層，無水紋、無露石、無露筋、無蜂窩現(xiàn)象，無面積大于50cm2以上的氣泡，6cm2以上的氣泡少并且不超過板面積的2%，揭板試驗成功。

4.3.1 第一次灌注

第一次揭板試驗選擇直線P5600 板型，灌注前進行現(xiàn)場性能檢測，情況如下。坍落擴展度680mm，擴展時間3.0s，含氣量6.8%，入模溫度17.2℃，板腔溫度14.2℃，灌注開始時間15：13，灌注結束時間15：18，灌注用時4min8s。揭板后驗收灌注質量如下。

充盈度：自密實混凝土與底座和軌道板粘結緊密，但存在邊緣漏筋現(xiàn)象，不滿足要求。

表面狀態(tài)：表面有可見裂紋，無泌水現(xiàn)象，但表面有發(fā)泡層，6cm2氣泡10 個。

斷面狀態(tài)：骨料分布不均勻，粗骨料下沉，不滿足要求。

側面狀態(tài)：滿足要求。分析原因，因砂的細度模數(shù)為2.6，因此調整砂率為53%，混凝土T500 流速過快但滿足要求，減水率不合理，揭板后表面有輕微浮漿層，消泡成分少導致小于6cm2的小氣泡較多。有露筋粘板現(xiàn)象，有裂紋，斷面上粗骨料分布不均勻，板厚度不足，不滿足要求。下一步整改措施如下。減少減水劑減水母液成分，降低2%的減水率，增加消泡成分?？刂坪庙敯鍟r間，混凝土到達現(xiàn)場后在灌注前進行快速攪拌30s。

4.3.2 第二次灌注

第二次揭板試驗選擇直線P5600 板型，站內實測數(shù)據(jù)為坍落擴展度660mm，擴展時間3.9s，含氣量6.9%，J 環(huán)結果16mm，L 型儀結果0.84，環(huán)境溫度13.0℃，混凝土溫度15.6℃。灌注前進行現(xiàn)場性能檢測，情況如下。坍落擴展度650mm，擴展時間3.8s，含氣量6.7%，入模溫度15.6℃，板腔溫度18.5℃，灌注開始時間12：31，灌注結束時間12：35，灌注用時3min20s。揭板后驗收灌注質量如下。

充盈度：充盈度飽滿。

表面狀態(tài)：表面無可見裂紋，無泌水現(xiàn)象，但表面有輕微發(fā)泡層，不滿足要求，6cm2氣泡13 個，最大8cm2。

斷面狀態(tài)：骨料分布不均勻，粗骨料下沉，不滿足要求。

側面狀態(tài)：滿足要求。分析原因，是減水劑粘聚性不好導致的漿骨分離。下一步整改措施如下。增加減水劑增粘成分（2‰），增加減水劑消泡成分（0.01%）。

4.3.3 第三次灌注

第三次揭板試驗選擇直線P5600 板型，灌注前進行現(xiàn)場性能檢測，情況如下。坍落擴展度680mm，擴展時間2.8s，含氣量7.5%，入模溫度24.3℃，板腔溫度22.3℃，灌注開始時間18：32，灌注結束時間18：36，灌注用時3min54s。揭板后驗收灌注質量如下。

充盈度：充盈度飽滿。

表面狀態(tài)：表面無可見裂紋，無泌水現(xiàn)象，滿足要求，存在8 個6cm2氣泡，氣泡面積2%范圍內。

斷面狀態(tài)：骨料分布不均勻，粗骨料有下沉，不滿足要求。

側面狀態(tài)：滿足要求。

分析原因，是擴展時間小于3s，減水劑黏聚性不好導致的漿骨分離。下一步整改措施如下。繼續(xù)增加減水劑增黏成分（1‰）；每方用水量調為170kg，降低T500 流速；校模注意自密實砼厚度控制。

4.3.4 第四次灌注

第四次揭板試驗選擇曲線P5600 板型，灌注前進行現(xiàn)場性能檢測，情況如下。坍落擴展度670mm，擴展時間3.5s，含氣量7.5%，入模溫度23.5℃，板腔溫度為23.1℃，灌注開始時間10：21，灌注結束時間10：27，灌注用時5min55s。

這次揭板時間為23：45，與灌注結束間隔13h23min。4月12 日進行驗收，灌注質量結果如下。

充盈度：充盈度飽滿。

表面狀態(tài)：存在10 個6cm2氣泡，最大15cm2，氣泡面積2%范圍內。

斷面狀態(tài)：骨料分布較均勻，粗骨料稍有下沉，不滿足要求。

側面狀態(tài)：混凝土自密實模板拼接處有1mm 錯臺。分析原因，是混凝土黏聚性不好導致的漿骨分離。下一步整改措施如下。增加黏改劑用量，經(jīng)過試驗調整確定增加5kg 黏改劑，調整減水率2%，以達到混凝土的各項性能指標，其他數(shù)據(jù)保持現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行驗證可否連續(xù)灌注。校模注意自密實砼厚度控制。

4.3.5 第五次灌注

第五次揭板試驗選擇曲線P5600 板型，灌注前進行現(xiàn)場性能檢測，情況如下。坍落擴展度660mm，擴展時間4.4s，含氣量5.8%，入模溫度23.8℃，板腔溫度23.1℃，灌注開始時間10：41，灌注結束時間10：48，灌注用時16min19s。這次揭板時間為23：00，與灌注結束間隔12h19min。4 月27 日進行驗收，灌注質量結果如下。

充盈度：充盈度飽滿。

表面狀態(tài)：存在20 個6cm2氣泡，最大16cm2，氣泡面積2%范圍內。

斷面狀態(tài)：在增加5kg 黏改劑后骨料懸浮效果好分布均勻。

側面狀態(tài)：滿足要求。分析原因，是減水劑中消泡組分不足。下一步整改措施如下。繼續(xù)增加消泡組分（0.01%）以減少大氣泡數(shù)量。

4.3.6 第六次灌注

第六次揭板試驗，灌注前進行現(xiàn)場性能檢測，情況如下。坍落擴展度660mm，擴展時間4.1s，含氣量6.2%，入模溫度25.8℃，板腔溫度25.4℃，灌注開始時間11：22，灌注結束時間11：28，灌注用時5min38s。這次揭板時間為22：00，與灌注結束間隔10h38min。4 月29 日進行驗收，灌注質量結果如下。

充盈度：充盈度飽滿。

表面狀態(tài)：存在19 個6cm2氣泡，最大10cm2，氣泡面積2%范圍內，有粘板現(xiàn)象。斷面狀態(tài)：骨料懸浮效果好分布均勻。側面狀態(tài)：滿足要求。分析原因，是揭板時間早。下一步整改措施如下。調整揭板時間，防止過早揭板，繼續(xù)保持現(xiàn)有數(shù)據(jù)進行驗證可否連續(xù)灌注。

4.3.7 第七次灌注

第七次揭板試驗選擇曲線P5600 板型，灌注前進行現(xiàn)場性能檢測，情況如下。坍落擴展度660mm，擴展時間4.2s，含氣量6.5%，入模溫度為30.8℃，板腔溫度29.1℃，灌注開始時間11：40，灌注結束時間11：44，灌注用時3min15s。這次揭板時間為2：00，與灌注結束間隔20h。4 月30 日進行驗收，灌注質量結果如下。厚度：采用鋼尺檢測自密實混凝土厚度，分別為90mm、88mm、99mm、98mm，不滿足要求。充盈度：充盈度飽滿。表面狀態(tài)：存在8 個6cm2氣泡，最大8cm2，氣泡面積2%范圍內。斷面狀態(tài)：骨料懸浮效果好分布均勻。側面狀態(tài)：滿足要求。分析原因，大氣溫度超過30℃時混凝土擴展度有損失，考慮上線施工時混凝土不能保證連續(xù)灌注，工裝未調整好板超高側偏厚。下一步整改措施如下。調整減水劑的增加保坍組分，緩凝組分，降低坍損，改善氣泡質量，確保揭板試驗在高溫環(huán)境下的連續(xù)性灌注，調整工裝，保證混凝土厚度滿足要求。

4.3.8 第八次灌注

第八次揭板試驗選擇直線P5600 板型，灌注前進行現(xiàn)場性能檢測，結果如下。坍落擴展度620mm，擴展時間3.9s，含氣量7.2%，入模溫度30.0℃，板腔溫度28.4℃，灌注開始時間10：39，灌注結束時間10：41，灌注用時1min40s。這次揭板時間為1：00，與灌注結束間隔14h20min。5 月3日進行驗收，灌注質量結果如下。厚度：采用鋼尺檢測自密實混凝土厚度，分別為91mm、90mm、90mm、90mm，滿足要求。充盈度：自密實混凝土與底座和軌道板粘結緊密，有少量氣泡存在。

表面狀態(tài)：存在80 個6cm2氣泡，最大50cm2氣泡2個，氣泡面積2%范圍內，但滿足要求。斷面狀態(tài)：骨料懸浮效果好分布均勻。側面狀態(tài)：滿足要求。分析原因，是灌注時間過快，導致工藝性氣泡未能及時排除。下一步整改措施如下。繼續(xù)使用調整好的減水劑進行下一次揭板試驗在高溫環(huán)境下的連續(xù)性灌注，控制灌板時間，出均勻料后再多排一會。

4.3.9 第九次灌注

第九次揭板試驗選擇直線P5600 板型，灌注前進行現(xiàn)場性能檢測，情況如下。坍落擴展度620mm，擴展時間5.3s，含氣量7%，入模溫度31.0℃，板腔溫度28.1℃，灌注開始時間12：34，灌注結束時間12：41，灌注用時6min50s。揭板后驗收灌注質量如下。厚度：采用鋼尺檢測自密實混凝土厚度，分別為91mm、92mm、89mm、90mm，滿足要求。充盈度：充盈度飽滿。表面狀態(tài)：存在20 個6cm2氣泡，最大12cm2，氣泡面積2%范圍內，表面無可見裂紋，無泌水現(xiàn)象，滿足要求。斷面狀態(tài)：骨料懸浮效果好分布均勻。側面狀態(tài)：滿足要求。分析原因，是大氣溫度在30℃以上時混凝土擴展度損失明顯。下一步整改措施如下。大氣溫度高于30℃時，增加減水劑保塌成分。

4.3.10 第十次灌注

第十次揭板試驗選擇直線P5600 板型，灌注前進行現(xiàn)場性能檢測，情況如下。坍落擴展度640mm，擴展時間3.8s，含氣量7.2%，入模溫度32.6℃，板腔溫度30.0℃，灌注開始時間11：19，灌注結束時間11：22，灌注用時2min26s。

這次揭板時間為5 月5 日1：30，與灌注結束間隔14h41min。5 月5 日進行驗收，灌注質量結果如下。厚度：采用鋼尺檢測自密實混凝土厚度，分別為90mm、92mm、89mm、91mm，滿足要求。充盈度：充盈度飽滿。表面狀態(tài)：存在38 個6cm2氣泡，氣泡面積2%范圍內，但滿足要求。斷面狀態(tài)：骨料懸浮效果好分布均勻。側面狀態(tài)：滿足要求。分析原因，是灌注時間過快，導致工藝性氣泡未能及時排除。下一步整改措施如下?？刂乒喟鍟r間，出料口增加放料時間，排除工藝性氣泡。

4.3.11 第十一次到十五次灌注

在不同溫度條件下，對不同揭板時間控制進行總結，對自密實工裝工藝等進行總結。

4.3.12 第十六次灌注

第十六次揭板試驗選擇直線P5600 板型，灌注前進行現(xiàn)場性能檢測，情況如下。坍落擴展度670mm，擴展時間3.7s，含氣量7.0%，入模溫度為28.1℃，板腔溫度24.2℃，灌注開始時間16：32，灌注結束時間16：38，灌注用時5min03s。這次揭板時間為5 月27 日6：00，與灌注結束間隔13h22min。5 月27 日進行驗收，灌注質量結果如下。厚度：采用鋼尺檢測自密實混凝土厚度，分別為91mm、92mm、90mm、91mm，符合要求。充盈度：充盈度飽滿。表面狀態(tài)：表面無可見裂紋，存在10 個6cm2以上氣泡，氣泡面積2%范圍內，滿足要求。斷面狀態(tài)：骨料懸浮效果好分布均勻，滿足要求。側面狀態(tài)：側面平整，無空洞麻面，滿足要求?？傮w結論為滿足驗收要求。

表1 最終試驗配合比

4.4 試驗總結

試驗總結如下。1）經(jīng)過室內試拌、拌合站試拌及現(xiàn)場揭板結果，確定最終配合比。2）調整砂率為53%，混凝土流速變快，黏聚性較好，包裹性有所改善，因此調整合理的砂率有助于提高混凝土的和易性，砂的細度模數(shù)應控制在2.5～2.7 最為適宜；粗骨料應粒形圓潤，級配合理，有助于提高混凝土流速和包裹性，細骨料和粗骨料要嚴格控制含泥量，含泥量過大會造成混凝土需水量大，塌落度損失加快，影響外加劑的使用效果，且在生產(chǎn)混凝土過程中波動較大，不易控制。因此在施工過程中要嚴格控制原材料質量，避免因原材料波動影響混凝土質量。3）混凝土生產(chǎn)之前，應準確測量原材料含水率，避免因用水量的波動影響混凝土狀態(tài)；使用不同批次的水泥、礦粉等材料時，都應提前進行一次試拌，如有不匹配的情況時，應及時讓外加劑廠家技術人員進行適應性調整。自密實混凝土對環(huán)境溫度的敏感性較大，灌注時最好能夠選擇溫度在10℃～25℃時進行施工，如果溫度變化較大，應對外加劑中的緩凝和保塌成分進行調整。4）在揭板過程中，板腔內如有積水，對混凝土影響較大，會導致混凝土塌落度變大，表面有浮漿，揭板后表面有發(fā)泡層，所以揭板前要保證板腔內濕潤但不能有積水，下雨天不能灌板。5）灌板施工過程中確保施工流程順暢，施工嫻熟，組織銜接好線下、線上運輸及工序銜接，避免混凝土出站時間過長導致塌落度、擴展度、流動性損失，無法順利灌板。

5 最終確定自密實混凝土相關內容

相關內容如下。1）最宜含氣量：宜控制在6%～8%。2）最宜坍落擴展度：最低不宜低于630mm，最高不宜超過670mm。3）最宜灌注用時：灌注時間宜為4min～8min。4）灌注環(huán)境溫度：不宜高于30℃。5）最終試驗配合比：通過室內試拌、拌合站試拌及現(xiàn)場揭板試驗結果，確定按北京鐵科工程檢測中心設計的理論配合比作為線上施工的試驗配合比，見表1。

6 結語

自密實混凝土由于自身優(yōu)越的性能，在我國高速鐵路領域得到快速發(fā)展和廣泛應用，由于原材料質量、外加劑性能、溫度、含氣量、工裝工藝等對混凝土性能影響很大，所以要通過做工藝性揭板試驗，確定滿足要求的施工配合比和合適的施工參數(shù)，為無砟軌道自密實混凝土大規(guī)模線上施工質量控制做準備。