北京市政集團總工、北京港創瑞博混凝土有限公司總經理  楊思忠教授

北京城市軌道交通工程混凝土技術路線的變化情況

--制定標準混凝土駐站監理合格分供方管理

標準 + 培訓

　　地鐵5號線：

　　軌道交通工程混凝土合格分供方：5個站點（每個企業只有經過批準的1個站點能為軌道交通工程提供混凝土）；

　　采用抗裂防水劑的技術路線

　　主要采用萘系或其他非PCE外加劑品種

　　地鐵4號線、10號線、機場線：

　　軌道交通工程混凝土合格分供方：10個站點

　　采用抗裂防水劑的技術路線

　　主要采用萘系

　　個別標段試用PCE外加劑

2009年后的技術路線

軌道交通工程混凝土結構裂縫控制與耐久性技術規程

　　編制過程

　　大型論證會：

　　2008年5月23日

　　2008年9月5日

　　2008年10月7日

　　參加人員：

　　建筑、建筑材料、鐵路、冶金、市政……

軌道交通工程結構混凝土裂縫控制與耐久性技術規程（攪拌站和外加劑廠集中培訓）

　　使用聚羧酸系高性能減水劑

　　2008年12月底，北京市共有預拌混凝土單位175家，有混凝土站點210個；

　　2009年前的軌道交通工程混凝土10個合格分供方中有技術實力提供穩定的聚羧酸系減水劑混凝土的站點約占50%；個別攪拌站點供應聚羧酸系減水劑混凝土10萬m3以上（含其他工程）。

　　其它攪拌站對PCE大多數處于只是了解的程度

　　2008年前，聚羧酸系高性能減水劑主要供應商：西卡、巴斯夫、北京建工研究院、瑞帝斯、雍陽、同科建材等公司提供。

　　北京市使用聚羧酸系減水劑混凝土的典型工程：首都機場三號航站樓、部分高速公路的橋梁（如六環路、機場北線、機場南線、京津第二通道、機場二通道、阜石路高架橋等）、部分重要建筑工程（如北京銀泰中心、北京電視中心、水立方等）以及部分水利工程（如南水北調工程）。

北京城市軌道交通工程保證混凝土質量的創新管理模式--攪拌站駐站監理

北京軌道交通工程商品混凝土監理實施細則

　　本細則編制依據：

　　《北京市建設工程監理規程》

　　《北京市軌道交通工程混凝土結構裂縫和耐久性控制技術規程》

　　《北京軌道交通建設管理公司商品混凝土合格供方管理辦法（試行）》

　　北京市軌道交通建設管理公司有關商品混凝土管理辦法

　　相關的國家標準、規范及北京市有關標準、規程

　　混凝土生產與供應的全過程、全方位監管：

　　四控：（原材料、混凝土配合比、生產過程、出場驗收）

　　四證：（《商品混凝土澆注任務單》、《混凝土開盤鑒定》、《預拌混凝土交接驗收單》、《預拌混凝土出廠合格證》）

　　一評價：（對混凝土攪拌站的履約評價）實現對。

　　本細則主要包括：

　　生產方案審批、原材料管理、混凝土配合比管理、生產計劃管理、開盤鑒定管理、生產過程管理、混凝土供應管理、混凝土質量驗收管理、質量跟蹤與服務管理、試驗檢測管理、混凝土合格供方的履約評價、商品混凝土監理工作管理等內容。

　　嚴格的分供方選擇

　　攪拌站分供方選擇的三個層次：

　　攪拌站實地考察、理論考試、面試；

　　選擇原則：硬件設施和技術人員素質并重

　　對關鍵外加劑供應廠家也進行合格分供方管理：抗裂防水劑、聚羧酸系高性能減水劑。

　　2009年開始，地鐵新線建設大提速，預拌混凝土合格分供方重新選擇；

　　目前，混凝土合格分供方共40家，  其中：

　　可以為北京市所有地鐵提供混凝土的合格分供方增加到23個站點；

　　考慮到遠郊區線實際情況，新增加部分只能單線供應混凝土的攪拌站：昌平線5家，亦莊線4家、房山線6家。

　　聚羧酸系減水劑合格分供方

　　聚羧酸系減水劑市場爆發式發展，供應廠家眾多、產品質量良莠不齊、價格惡性競爭

　　為保證工程中使用的聚羧酸系減水劑產品質量，采用了公開公正的篩選方式，公開向各個軌道交通工程項目部、施工單位、監理單位和攪拌站征集聚羧酸系高性能減水劑供應商，同時也接納外加劑生產企業自主報名和專家推薦報名

　　2009年初開始合格分供方篩選

　　在產品質量檢測時采取了“編號盲測”的方式，并做到了所有廠家一視同仁。

　　有15個外加劑廠送樣進行入圍檢測，每個廠家提供標準型和防凍型產品各1個。

　　合格分供方檢測中暴露出

　　我國混凝土外加劑生產企業存在的共性問題

　?。?）原材料質量差，原材料進貨檢驗不嚴或者根本不檢驗。比如：個別廠家送檢防凍型外加劑樣品中氯離子含量檢測結果不合格，不僅證明該企業使用了質量低劣或者說假冒偽劣防凍組分，更嚴重的是該防凍組分可能大量被其他外加劑廠使用到了全國的混凝土工程中，對混凝土耐久性的危害巨大！

　　（2）生產過程質量控制不嚴，不重視產品出廠檢驗。比如：外加劑復配廠的原料計量不夠準確，加水量存在隨意性，沒有準確的生產記錄，甚至只是靠經驗配料。

　?。?）缺乏控制產品質量的快速檢驗設備或在線檢驗手段，部分外加劑廠靠經驗控制產品質量。

　　（4）國內廠家產品品種單一或和性能雷同。

　?。?）某些廠家技術力量不足，解決實際工程問題的能力不夠。

　　混凝土和外加劑合格分供方管理

　?。?）外加劑分供方：6個月試用期

　?。?）加大監督和檢查力度，外加劑不合格，即取消合格分供方資格，同時混凝土攪拌站停止供應混凝土3個月；

　　重點條款解讀

　　規程目錄
　　1.總則
　　2.混凝土原材料
　　3.混凝土配合比設計
　　4.混凝土計量、拌制、運輸和澆筑
　　5.混凝土的養護與拆模
　　6.混凝土質量檢驗
　　本技術規程用詞說明
　　條文說明

　　1. 總則

　　編制目的：為保證北京市軌道交通工程混凝土結構的施工質量，加強混凝土生產過程和施工過程質量控制，促進技術進步，有利于減少混凝土結構裂縫、有利于提高混凝土結構的耐久性、有利于節約資源和環境保護，特制定本技術規程。重點是：減少裂縫，提高耐久性。

　　適用范圍：地下結構（包括永久性結構受力樁）、高架結構、道床結構與附屬地面建筑結構的主體結構現澆混凝土施工和預制構件

　　2. 混凝土原材料

　　主要思路：

　　(1).從防開裂、提高耐久性角度，針對北京市混凝土原材料實際狀況，對所有原材料重點指標提出明確要求 。

　　關鍵指標：高于國標、行標、地標。

　　(2). 強調使用聚羧酸系高性能減水劑  。

　　(3). 從混凝土耐久性角度限制某些有害成分含量。

　　原材料質量現狀不容樂觀

　　水泥：28個水泥樣品檢測結果：3個樣品抗壓強度（28d）不合格，分別為41.5\41.8\42MPa；

　　石子：15家攪拌站檢查結果：粗骨料松散堆積密度為1336~1618kg/m3，平均值為1450kg/m3；緊密堆積空隙率為37.4~48.5%，平均值為41.3%。

　　砂子：細度模數為0.9~2.0的細砂和面砂含泥量普遍嚴重超標，最大含泥量達10%；有的樣品泥塊含量也嚴重超標，最大值為4%；有的樣品含石量過高，最大值為47%。

　　粉煤灰：19個II級粉煤灰樣品，其中8個樣品細度超標，最大篩余大于50%。

　　礦粉：8個礦粉樣品，按國標判定5個樣品不合格，不合格率62.5%。比表面積檢測結果為322~489m2/kg，主要原因是比表面積小導致活性指數不合格；其中1個樣品比表面積高達489m2/kg，7天和28天活性指數均不合格。按照本《規程》判定，只有1個樣品合格。

　　PCE質量

　　a、送樣檢測15家：合格10家，占66.7%；不合格5家，占33.3%；

　　b、不合格項：氯離子含量、堿含量、凝結時間、-7天強度、含氣量。

　　c、泵送劑問題少，防凍劑問題多。

　　軌道公司企標對原材料質量的特殊規定

　　2.1  水泥

　　(1).一般規定

　　水泥比表面積宜小于350m2/kg；水泥堿含量應小于0.6％。水泥中不得摻加窯灰。

　　(2).質量檢驗

　　必檢項目：安定性、凝結時間、強度、比表面積為 ；

　　定檢項目：燒失量、氧化鎂、氯離子、堿含量、三氧化硫、不溶物

　?。ㄔO計有其它要求時，尚應檢驗其它性能）

　　(3).儲存

　　水泥應按不同生產廠家、品種、強度等級分別存儲在專用倉罐內。水泥存儲不宜超過三個月。對存儲超過三個月的水泥，應重新進行物理性能檢驗，并按復驗的結果使用。

　　4.其他規定

　　嚴禁使用有結塊的水泥。嚴禁不同品牌和強度等級的水泥混用。

　　水泥的進場溫度不宜高于60℃；不應使用溫度大于60℃的水泥拌制混凝土。

1#水泥 ；W/C = 0.30；7d

2#水泥；W/C =0.30；14d

　　2.2  骨料

　　[1].粗骨料要求

　　（1） 粗骨料應選用級配合理、粒形良好、質地堅固的潔凈碎石，不宜采用砂巖碎石。應根據混凝土的強度等級和工程部位選擇粗骨料的種類，配制C50（含C50）以上等級的混凝土、預應力結構混凝土以及易開裂的墻體部位混凝土，宜選用山碎石。

　?。?）粗骨料的最大公稱粒徑不得超過構件截面最小尺寸的1/4，且不得超過鋼筋最小凈間距的3/4。配制C50及以上等級的混凝土時，粗骨料最大公稱粒徑不應大于25mm。

　　（3）應采用二級或多級級配粗骨料，粗骨料的堆積密度宜大于1500kg/m3，緊密密度的空隙率宜小于40%。

　　（4）粗骨料的質量要求除應滿足《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》（JGJ52）外，還應滿足表2.2.4的規定。

　　[2].細骨料要求

　?。?）細骨料應優先選用II區中砂，不得單獨使用細砂和特細砂。采用天然砂配制混凝土時，砂的質量要求除應滿足《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》（JGJ52）外，還應符合表2.2.5的規定。

　?。?）采用人工砂或混合砂配制混凝土時，砂的質量要求除應滿足《普通混凝土用砂、石質量及檢驗方法標準》（JGJ52）外，還應符合表2.2.6的規定。

　　[3].其他規定

　　（1）骨料的堿活性應符合《預防混凝土結構工程堿集料反應規程》（DBJ 01-95）的規定。

　?。?）骨料中嚴禁混入燒結物等影響混凝土性能的有害物質，也不得混入粉煤灰、水泥和外加劑等粉狀材料。冬季施工時不得含有冰、雪。

　?。?)骨料不宜直接露天堆放、暴曬，宜分級堆放，堆場上方宜設罩棚。高溫季節，骨料使用溫度不宜大于28℃。

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　　2.3  高性能減水劑

　　[1].種類：聚羧酸系高性能減水劑

　　[2].分類：早強型、標準型、緩凝型以及防凍型四種。

　　[3].檢驗：混凝土性能指標檢驗結果應符合附表2.3.2的規定。

　　28天收縮率比，此處規定為不高于105%

　　對所有混凝土含氣量提出了要求。尤其是對無抗凍設計要求的混凝土提出了最小含氣量要求。

　　[4].出廠檢驗

　　[5].進場檢驗

　　[6].其他規定

　　氨限量應符合現行國家標準GB18588的相關規定。

　　引入混凝土中的堿含量（以Na2O+0.658K2O計）應小于 0.3kg/m3。

　　引入混凝土中的氯離子含量應小于0.02kg/m3。

　　引入混凝土中的硫酸鹽含量（以Na2SO4計）應小于0.2kg/m3。

　　2.5  摻合料

　　[1].粉煤灰

　　符合現行國家標準《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB1596）的規定。粉煤灰的級別不應低于Ⅱ級，且粉煤灰的需水量比應不大于100%，燒失量應小于5%。嚴禁采用C類粉煤灰和Ⅱ級以下級別的粉煤灰。

　　[2].礦渣粉

　　符合現行國家標準《用于水泥和混凝土中的粒化高爐礦渣粉》（GB/T18046）的規定。 礦渣粉的比表面積應小于450m2/kg，流動度比應大于95%，28d活性指數不宜小于95%。

　　[3].其他規定

　　摻合料在運輸與存儲過程中，應有明顯標志。嚴禁與水泥等其它粉狀材料混裝、混儲。

　　3  混凝土配合比設計

　　[1].膠凝材料要求

　　最小膠凝材料用量不應低于300 kg/m3，其中最低水泥用量不應低于220kg/m3。配制防水混凝土時最低水泥用量不宜低于260kg/m3。混凝土最大水膠比不應大于0.45。

　　[2].粉煤灰用量要求

　　單獨采用粉煤灰作為摻合料時，硅酸鹽水泥混凝土中粉煤灰摻量不應超過膠凝材料總量的35%，普通硅酸鹽水泥混凝土中粉煤灰摻量不應超過膠凝材料總量的30%。預應力混凝土中粉煤灰摻量不得超過膠凝材料總量的25％。

　　[3].礦粉用量要求

　　采用礦渣粉作為摻合料時，應采用礦渣粉和粉煤灰復合技術。混凝土中摻合料總量不應超過膠凝材料總量的50%，礦渣粉摻量不得大于摻合料總量的50%。

　　[4].氯離子及堿含量限制

　　鋼筋混凝土中氯離子含量不應超過膠凝材料總量的0.10％。預應力混凝土中氯離子含量不應超過膠凝材料總量的0.06％。單方混凝土中總堿含量不得大于3.0kg。

　　[5].耐久性要求

　　硬化混凝土應進行氯離子擴散系數或電通量試驗。除有特殊設計要求外，硬化混凝土氯離子擴散系數或電通量試驗結果應滿足表3.0.8的規定。

　　注意：

　　當混凝土結構服役中可能遇到硫酸鹽腐蝕環境時，混凝土中應摻加礦渣粉和粉煤灰摻合料，具體摻量應通過試驗確定。

耐久性要求指標

　　配合比現狀和控制重點

　　《軌道交通工程結構混凝土裂縫控制與耐久性技術規程》第3.0.2條的規定對于配制C30和C35混凝土有一定難度。

　　北京市多個攪拌站的統計結果表明，目前攪拌站配制的 C30混凝土單方水泥用量為160~220 kg/m3，個別的已經低到140 kg/m3，水膠比多數為0.45~0.48。

　　重點與《地下工程防水技術規范》(GB50108)、《大體積混凝土施工規范》（GB0496-2009）等規范進行了協調

　　和水泥質量相比，摻和料質量更不穩定，因此嚴格遵守《軌道交通工程結構混凝土裂縫控制與耐久性技術規程》中水泥最少用量規定是保證軌道交通質量的前提。

　　摻和料對混凝土收縮的影響

　　混凝土體積穩定性試驗方法研究

　　（1）測長法：采用GBJ82-85標準中的混凝土干燥收縮試驗方法, 磨細礦渣試驗結果與實際工程不符合?。?00X100X515mm，3天測初長）

　　（2）圓環限制收縮開裂試驗方法：目前各國研究者普遍采用的一種方法，最早由MIT（美國麻省理工學院）的Roy Carlson于1942年提出。近幾年國內許多單位也進行了試驗研究。

　　結果：磨細礦渣試驗結果與實際工程相吻合！

圓環試驗

　　磨細礦渣對收縮影響

　　§磨細礦渣在提高混凝土耐腐蝕性方面有良好效果，可以改善混凝土的和易性、降低混凝土的絕熱溫升；

　　§磨細礦渣配制高性能混凝土的體積穩定性越來越引起工程界的重視。磨細礦渣細度越大，混凝土工程早期開裂的現象越多。

　　§使用磨細礦渣摻和料配制混凝土時，應控制其比表面積不宜過大和摻量不宜過高。

　　§推薦磨細礦渣比表面積在430±20m2/kg。

不同細度和摻量磨細礦渣混凝土收縮

不同細度和摻量磨細礦渣混凝土開裂時間

堿激發礦渣管片和普通水泥管片對比

堿激發礦渣管片裂縫

　　粉煤灰摻合料對收縮的影響

　　§使用優質粉煤灰可以明顯延長混凝土的初裂時間，減少混凝土收縮，提高體積穩定性。

粉煤灰混凝土收縮

粉煤灰混凝土開裂時間

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　　4、澆筑

　　共9條，從4.5.5到4.5.13，主要考慮了影響混凝土性能的環節，強制條文有3條。

　　4.5.6  混凝土應不離析、不泌水，混凝土入模坍落度應根據施工部位和施工工藝確定

　　4.5.7  預制構件混凝土入模坍落度宜小于120mm。隧道二襯、箱梁（含預制梁）以及配筋密集的頂梁等難以振搗部位的混凝土入模坍落度宜控制在200±20mm，宜采用免振搗自密實混凝土施工。其他部位現澆混凝土入模坍落度宜控制在160±20mm。

　　4.5.8  有抗凍要求的混凝土應進行現場含氣量測定，入模混凝土含氣量應滿足配合比控制值的要求。同一次澆筑的同結構部位混凝土現場至少測定一次含氣量。

　　5. 養護和拆模

　　5.1 養護：共10條，主要考慮了滿足混凝土強度增長及控制裂縫的要求。如：

　　5.1.3  混凝土保溫保濕養護時間不宜少于7天

　　5.1.5  養護期間混凝土澆筑體的里表溫差、混凝土澆筑體表面與大氣溫差不宜超過25℃

　　5.1.8  對于盾構管片，蒸汽養護結束后應繼續采取二次養護措施保濕養護7天以上。冬期施工嚴禁采用室外泡水養護方法

　　5.1.9   混凝土養護期間，應對有代表性的結構進行溫度監控…

　　6. 混凝土的質量檢驗

　　6.1 一般規定

　　資格準入制度、駐站監理制度

　　在必要時進行實體質量檢驗

　　6.2 檢驗要求： 共9條，主要從原材料、施工過程、最終結構等方面進行檢驗、 明確了檢驗執行的主體、 規定了檢驗內容和頻次。

　　PCE工程應用效果

　　預制箱梁

　　預制箱梁體積大，受交通運輸限制不便于工廠預制生產，采用現場預制的方式；

　　采用預拌混凝土；

　　2008年前主要使用萘系減水劑；

　　2009年規定必須使用PCE

軌道交通工程高架線箱梁 -- 試驗梁情況

萘系混凝土缺點之一-- 粘模

萘系混凝土箱梁缺點之二-- 外觀花

萘系混凝土箱梁缺點之三-- 開裂

　　盾構管片

　　北京市有5個盾構管片廠；

　　2003年前主要采用萘系產品，個別單位采用氨基磺酸鹽或三聚氰胺系產品。

　　北京港創瑞博混凝土有限公司從2004年開始在管片生產中推廣使用聚羧酸系高性能減水劑，并和萘系及改性三聚氰胺系產品的性能進行了全面對比研究。

　　目前，5個管片廠已經全部采用聚羧酸系高性能減水劑；

　　管片模具周轉次數：分為超早強型、普通早強型聚羧酸系高性能減水劑兩大類。

　　超早強型聚羧酸系高性能減水劑可以保證24小時內模具周轉3次以上，該類產品主要有北京同科公司生產的TK-PC01，西卡公司的ViscoCrete 20HE和巴斯夫公司的ACE68。

　　普通早強型聚羧酸系高性能減水劑只能作到24小時內模具周轉2次，該類產品主要是一些國產品牌。

地鐵盾構管片

鐵路盾構

北京軌道交通工程高性能混凝土發展趨勢

聚羧酸系高性能減水劑在軌道交通工程中應用難點

　　預拌混凝土外加劑：

　　適合配制經時損失小的中小坍落度混凝土；

　　泵送性能好的大坍落度混凝土；

　　工作性好的低強度等級混凝土外加劑。

　　聚羧酸系高性能減水劑生產技術

　　合成技術：（1）重點開發不同性能的母液品種，如高減水型、低減水高保坍型、增粘型、低成本型產品等等。（2）合成生產線應發展計算機自動控制技術，提高產品穩定性。（3）重點發展木質素和聚羧酸系外加劑復配應用技術或合成應用技術；（4）發展低粘度的高強高性能混凝土外加劑合成技術等。

　　復配技術：（1）重點研究不同母液的適應性，通過復合解決工程實際問題；（2）重點發展計算機自動控制的復配生產線，提高產品穩定性。

木質素的改性

　　聚羧酸系高性能減水劑應用技術

　　重點研究聚羧酸系高性能減水劑性能評價方法及評價指標體系。積極研究解決在攪拌站不同強度等級混凝土中全面推廣聚羧酸系減水劑技術出現的問題。

　　重點研究原材料和產品質量快速檢驗的方法及設備，如氯離子快速檢驗設備、固含量快速檢驗設備等等。

　　預制構件外加劑：

　　為了加快模具周轉，預制構件生產中將大量推廣超早強型聚羧酸系高性能減水劑。

　　主要技術攻關方向：混凝土蒸養性能和標準養護性能俱佳的外加劑產品，也就是要做到：不僅1～3天標養強度高，而且28天以后的標養強度還要有較大程度發展，同時混凝土蒸養強度還要高；混凝土收縮要小。

　　如何選擇預制構件早強型PCE ?

　　蒸養強度比較。

　　20 ℃標準養護1d~3d強度、28天強度、60天強度比較

　　收縮率比較