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作者手记
过去二十年,高性能混凝土(HPC)的名字越来越响:高铁、高速、跨海大桥,哪里都有它。可名字越响,误会也越多。有人说“强度到C60就算高性能”,有人说“加点掺合料就是高性能”,还有人说“都高性能了,质量自然手到擒来”。直到一次次返工、一条条裂缝出现,大家才意识到:HPC不是“更贵的水泥”,而是一套需要把原材料、配合比、施工、养护、监测全链条串起来的系统工程。
笔者几十年来一直躬耕陇亩,奔走号呼于一线,不敢相忘于江湖,偶有所得与大家分享。栉风沐雨,灯火为邻,唯愿后来者少摔跟头,多走坦途。
下面这十个故事,全部来自真实工地。为了不给当事人添麻烦,地点和项目名做了模糊处理,但数据和照片都在档案室里躺着。把它写出来,是想让后来人遇到麻烦还记得有人曾提醒过。
一、强度≠性能:一座黄河大桥的教训
2016 年,北方某黄河特大桥,设计给的是 C55 HPC。项目部一看“才 C55”,干脆直接提到 C65,“富余一点总没错”。28 天强度漂亮达标,可通车第二年,箱梁腹板出现多条裂缝,雨季后裂缝边缘泛碱。一查,电通量 1800 C,氯离子渗透系数超标三倍。
强度只是门槛,真正决定寿命的是耐久指标:电通量、氯离子扩散、碳化深度、干燥收缩。京沪某黄河大桥用的也是 C55,但把电通量压到 800 C 以内,十年过去,梁体完好。
设计交底时就把“耐久性指标”写进合同——不只是强度。
二、原材料“差不多”:高原隧道吃的大亏
故事
2019 年,海拔 3600 m 的某铁路隧道,为了省运费,把机制砂换成当地河砂,含泥量 2.8 %。水泥仍用熟悉的 P·O 42.5,粉煤灰只要“二级”。结果喷射混凝土回弹率 35 %,28 天强度变异系数 18 %,掌子面耽误两个月。
HPC 对原材料非常“挑剔”:
水泥 C3A 超过 8 %,跟减水剂“打架”;
河砂里的云母像一片片小滑石,界面一碰就掉;
粉煤灰烧失量高,减水剂被“吃掉”,坍落度一小时掉 100 mm。
先建“原材料负面清单”:C3A≤6 %、砂含泥≤1 %、粉煤灰烧失≤3 %。
所有材料“车车检”,不是“批批检”;进料口装在线含水率仪,实时扣水。
三、一个配比打天下?某跨江大桥的浮浆尴尬
2020 年,南方某跨江大桥承台 C50,项目部把兄弟项目 0.32 水胶比 + 10 % 硅灰的配比原封不动搬来。拆模后,表面浮浆 3 mm 厚,像糊了一层奶油,回弹强度高低差 9 MPa。
配比不是万能钥匙。砂的细度模数、石子的针片状、水温、环境温度一变,同一组配比就可能“水土不服”。
每换一个料源,重新做 3 组小试,看扩展度、粘度、强度、收缩四项指标,再定生产配比。
用 Dinger-Funk 模型把颗粒级配算到最密,硅灰、粉煤灰、矿粉比例从 1:0:0 调成 1:2:2,浮浆没了,强度也稳了。
四、减水剂只看减水率:高温下的“坍落度跳水”
2021 年,华东高铁连续梁,选了减水率 30 % 的聚羧酸,没复配缓凝剂。7 月中午 38 ℃,混凝土 2 小时坍落度从 220 mm 掉到 50 mm,现场偷偷加水“二次流化”。结果强度不足,打掉 3 跨底板。
减水率高≠好用。水泥里的 C3A、SO₃ 含量一变,外加剂可能“罢工”。高温天没有缓凝,水化像按下快进键。
进场先做 2 小时经时损失试验,损失>80 mm 就换配方。
夏季固定搭配 0.02 % 葡萄糖酸钠,把初凝时间拉到 10 小时以上。
五、养护靠老天:西北桥面的寒夜裂缝
2018 年,西北某高速桥面 HPC,晚上-5 ℃,拆模后只盖一层无纺布。7 天回弹强度才 45 %,表面细裂缝像蜘蛛网。
低水胶比的 HPC 最怕“干得快”。毛细孔负压能把混凝土自己拉裂,低温又让水化按下暂停键。
72 小时内“喷雾+塑料膜+保温毯”三件套,湿度 95 % 以上,温度 10 ℃以上。
零下环境加 0.03 % 早强纳米碳酸钙,把 3 天强度顶到设计值 70 %。
六、泵送只看坍落度:120 米高的“堵管惊魂”
2022 年,跨海大桥墩身 C70,泵送 120 米,现场只测坍落度 220 mm。结果第 5 车开始堵管,弯管段被混凝土“塞牙”。
高流动≠易泵送。混凝土还得有“筋道”,塑性粘度太低会离析,太高会憋泵。
用流变仪测粘度,μ 控制在 30–60 Pa·s,像蜂蜜一样顺滑。
弯管装压力表,泵压超过 10 MPa 就停泵检查。
七、开裂再补:无砟轨道板的“补丁人生”
2017 年,某高铁 C60 轨道板,28 天板角裂缝 0.2 mm,注浆补一次,次年裂缝又张开。
每方加 0.9 kg 聚丙烯纤维,像给混凝土“拉筋”,小裂缝被拉住。
八、耐久性写在纸上:五年后保护层鼓包
2015 年,某高速互通匝道桥,设计没要求氯离子扩散系数。五年后冬季撒盐,墩柱保护层胀裂,凿开一看,钢筋锈成“麻花”。
氯离子是预应力钢绞线的天敌。没测扩散系数,就等于让钢筋裸奔。
设计就把氯离子扩散系数写进图纸,根据不同环境具体量化。
现场每季度取一组电通量,数据进档案,十年后还能追溯。
九、过程控制“拍脑袋”:含水率误差 2 % 的强度地震
某梁场一天打 20 片箱梁,砂含水率靠手捏,结果强度忽高忽低,最高最低差 8 MPa。
HPC 水胶比一波动,强度就像坐过山车。±2 kg/m³ 用水量,强度能差 5 MPa。
拌和楼装微波含水率仪,砂子一上车就测,自动扣水。
每 50 m³ 测一次砂浆密度差,超过 10 kg/m³ 立即调整。
十、竣工就完事:十年后的“碳化危机”
某高速 2012 年交付,2022 年检测发现碳化深度已到钢筋表面,追责时资料缺失,谁也说不清当年水泥碱含量。
混凝土的寿命按百年算,竣工只是开始。没有“出生证”,十年后只能吃哑巴亏。
每方混凝土留 3 个 100 mm 芯样,编号存档,记录水泥批次、掺合料比例、养护曲线。
梁体预埋无线传感器,碳化、氯离子实时上传云端,手机就能看曲线。
合同里写清楚“十年耐久回访”,责任到人。
写在最后:让每一块混凝土都有“身份证”
高性能混凝土不是“水泥+石子+神秘配方”,而是一场从矿山到桥梁的接力赛:
石头要洗得干净,砂子要筛得均匀;
水泥、掺合料、外加剂要像“相亲”一样先配对;
配比要随季节、随料源动态调整;
拌和、泵送、振捣、养护,每一步都有数据盯着;
竣工后还得继续“体检”。
把每一道工序都写进流程卡,把每一次检测都存进数据库,让每一块混凝土都带着“身份证”上路。这样,当我们把车速提到 350 km/h,或者让万吨巨轮从桥下穿过,心里才能踏实。
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GMT+8, 2025-7-15 07:56
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