摘要：在我国沿海地区，地铁混凝土结构处于地下水腐蚀性环境，环境作用等级为Ⅲ－C，为了保证地铁结构混凝土耐久性，必须对原材料进行严格控制，混凝土配合比按所示环境的性能指标进行设计，在混凝土施工过程中进行严格把关。鉴于此，本文就厦门地铁混凝土耐久性质量控制研究展开探讨，以期为相关工作起到参考作用。
关键词：配合比设计；耐久性
1.工程概况
厦门地铁1号线城市广场站位于仙岳路与嘉禾路交叉口，沿嘉禾路南北向布置，为地下二层岛式站台车站。车站原始地貌位于港湾滩涂区，经挖填夷平等强烈人工改造车站形成现在地形，车站水系与筼筜湖互通。主体结构为地下二层双柱三跨钢筋混凝土框架结构。标准段宽度为21.7m（外包），覆土厚度2.8～3m，底板埋深16.1～17.1m。主体结构侧墙、顶板、底板、顶梁、底梁、暗柱采用C45防水混凝土，防水抗渗等级P8；框架柱采用C45混凝土；中板、中梁采用C35混凝土；夹层板、楼梯、梯柱、站台板、站台墙、轨顶风道采用C30混凝土；底板垫层采用C20混凝土；轨底回填混凝土采用C30混凝土；后补孔、后浇带应采用补偿收缩混凝土。
车站主体内部结构工程均按设计使用年限为100年考虑。根据厦门的气象、工程地质、水文地质等环境条件，按《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）表3.5.2，本工程环境类别属二a类；按《混凝土结构耐久性设计范》（GB/T50476-2008），本工程环境作用等级为I-B，化学腐蚀环境作用等级为Ⅴ－C。氯化物环境作用等级为Ⅲ－C。
2.车站混凝土设计要求
大体积浇筑的混凝土应避免采用高水化热水泥，优先掺入高效减水剂、优质粉煤灰或磨细矿渣，后浇孔洞及后浇带宜采用高性能补偿收缩防水混凝土。严格控制水泥用量，在保证混凝土强度的前提下，尽量降低胶凝材料（水泥、抗裂防水剂、掺和料）的总用量和水泥用量，但胶凝材料的最低用量不应少于340kg/m3，最大用量450kg/m3，最大水胶比0.4，且混凝土应添加阻锈剂。混凝土配比还应同时满足防水混凝土的要求。在混凝土配制时，宜优先考虑聚羧酸系减水剂，优先掺加优质引气剂。混凝土的抗裂性应通过对比试验确定。
3.耐久性混凝土配合比设计
地铁工程混凝土结构包括地下、地上两部分，不同部位混凝土所处的外部环境不同，对混凝土的耐久性要求不同，因此，针对不同部位的混凝土性能要求进行配合比设计是本工程考虑的重点。其中，解决的关键是尽可能最大可能降低混凝土的单位用水量，大道设计提出的低水胶比的要求。将单位用水量做为控制混凝土耐久性质量的一项首要控制手段，贯穿在混凝土施工的各项管理中。由于车站主体结构混凝土所处环境不同，对混凝土材料的耐久性要求也不一样，因此必须从优选混凝土原材料开始。
3.1混凝土原材料
（1）水泥
根据设计要求，因为车站底板厚900mm、侧墙600mm、顶板800慢慢，属于大体积混凝土，大体积浇筑的混凝土应避免采用高水化热水泥，在保证混凝土强度的前提下，严格控制水泥用量，尽量降低胶凝材料（水泥、抗裂防水剂、掺和料）的总用量和水泥用量，胶凝材料的最低用量不应少于340kg/m3，最大用量450kg/m3，最大水胶比0.4。采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，生产厂家为芜湖海螺水泥有限公司，水泥的主要性能指标：三氧化硫含量为2.39%，水泥比表面积343m2/kg，C3A含量1.27%，MgO含量为1.75%，氯离子含量为0.008%，初凝时间173min，终凝时间233min，抗折强度3d为5.5MPa，抗压强度3d为28MPa，安定性为合格。
（2）粗骨料
根据设计要求，质地均匀坚固，粒形和级配良好，空隙率小（粗骨料堆积密度一般大于1500kg/m3，对较致密石子如石灰岩大于1600kg/m3，即空隙率约不超过40%），粗骨料应选择良好的级配并有一定的抗压强度，不得使用碱活性粗骨料，其吸水率应较低，粗骨料的压碎指标不大于10%，吸水率不大于2％。应采用碎石，品质符合《建筑用卵石、碎石》要求。根据工程要求，碎石采用海沧信磊建材经营部进料，其粒径为5-25mm，碎石的主要性能指标：泥块含量0%，含泥量为0.5%，吸水率为0%，针片状颗粒含量为5%，压碎指标值为4.9%，岩石强度为98MPa，碱活性合格。
（3）细骨料
根据设计要求，细骨料级配良好，空隙率小，对不同细度模数的砂子，控制5mm、0.63mm和0.16mm筛的累计筛余量分别为0～5%、40～70%和≥95%，不得使用碱活性细骨料，要求使用中砂，品质要求符合《建筑用砂》的规定。根据工程要求选用厂家龙海路桥砂石有限公司进料，中砂的主要技术指标为：氯离子含量为0.005%，细度模量2.6，含泥量为0.9%，碱活性合格。
（4）掺合料
本工程采用的掺合料为粉煤灰和矿粉，要求粉煤灰原材料符合《用于水泥和混凝土中粉煤灰》标准中的Ⅱ级灰以上的标准。粉煤灰为漳州后石电厂供应，其等级为Ⅱ级，技术指标：细度19.6%，含水量0.1%，SO3含量为0.6%，需水量为102%，烧失量为0.86%。
本工程要求矿粉原材料应符合《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣微粉》、《混凝土结构耐久性设计与施工指南》中S95级以上要求，矿粉厂家为三钢集团（龙海）矿微粉有限公司，相应的技术指标：密度2.91g/cm3，比表面积435m2/kg，流动度比99%，SO3含量0.1%，活性指数为77%，烧失量为0.6%，氯离子含量为0.008%。
（5）外加剂
外加剂的主要作用是提高混凝土的和易性何流动性，减少用水量，大量减少混凝土的毛细孔，降低混凝土的水化热，提高混凝土的稳定性和耐久性。外加剂的质量应符合《混凝土外加剂》及相关规定，外加剂的使用时应符合《混凝土外加剂应用技术规范》等相关要求。本工程的外加剂选用缓凝型羧酸系高性能减水剂，型号为LQ-100（8-10），生产厂家为厦门路桥翔通建材科技有限公司，主要技术指标为：碱含量0.42%，减水率28%。氯离子好了为0.02%，含固量为13.2%，PH值为5.61，初凝时间差180min，7d抗压强度比144%。
针对本工程有抗渗要求的混凝土，外加剂中添加阻锈剂，型号为HY-R钢筋阻锈剂，生产厂家为厦门浩友建材有限公司，主要技术指标：凝结时间差82min，7d抗压强度比99%，28d抗压强度比105%，钢筋耐盐水浸渍性能无腐蚀，钢筋耐锈蚀性能无腐蚀。
3.2耐久性混凝土配合比
地铁主体结构底板、顶板、侧墙、梁、二衬等混凝土配合比设计的主要目标：在满足施工和易性及强度等级的前提下，采用大掺量矿物掺合料的低水胶比的混凝土为主的设计思路，以达到降低水化热，增强混凝土的密实度，提高防水能力的目的。各个部门的混凝土配合比见表1，混凝土性能见表2。
表1 混凝土配合比
表2 混凝土性能
通过对现场施工中混凝土相关性能的追责和反馈情况，现场外观质量良好，无出现开裂现象，混凝土各项性能指标和耐久性能符合设计及规范要求，混凝土的能满足地铁工程的耐久性指标。
4.耐久性混凝土生产供应过程中的质量控制
耐久性混凝土生产过程控制与传统预拌混凝土一样，包括混凝土材料的计量、搅拌、拌合物出厂质量检验、运输、泵送及交货过程等工序的质量控制。要确保混凝土的耐久性，在生产过程控制中，正确执行混凝土配合比的符合性至关重要。因此，必须采取有效措施进行严控：
1）按照配合比设计要求使用符合耐久性要求的原材料；
2）采取确实有效的措施，确保粗细骨料的含水率的相对稳定，加强砂石料堆场的管理，严格分仓进料和使用；
3）加强对混凝土施工过程工艺控制的抽查，抽查定期制度化，抽查留有记录；
4）严禁在运输过程往混凝土中随意加水；
5）若遇坍落度小，可采用现场加外加剂的二次流化法进行，供应过程应确保混凝土的连续性。
5.混凝土施工过程中的质量控制
（1）对混凝土浇筑时间进行科学管理，尽量避免在天气多变的时间段及一天中温差较大的日子浇筑混凝土，尽量选择在一天气温最低时进行混凝土浇筑，保证混凝土内外的温差不高于20℃。
（2）严格控制混凝土浇注的速度，混凝土浇筑分层分段进行，每层浇筑厚度不大于30cm，加强混凝土振捣控制，排除混凝土因泌水在粗骨料及水平钢筋下部生产的水分和空隙，提高混凝土与钢筋的握裹力，并防止因混凝土沉落二出现的裂缝，提高混凝土抗裂性能。
（3）加强对混凝土结构的养护，注意对混凝土结构的养护，在混凝土浇筑完成的12 小时之内进行覆盖保湿保温养护，保持其表面具有足够的湿度。在地铁工程中的混凝土施工中，天气的因素影响非常大，所以应该尽量选择适宜的天气进行施工，避免阴雨天进行混凝土的浇筑。
6.结论
地铁百年工程，混凝土耐久性问题至关重要，在施工前加强混凝土原材料质量控制及进行的合理的配合比设计，在混凝土供应过程中严格按照配合比设计进行生产，在施工过程中加强施工过程控制，提高地铁混凝土耐久性。
参考文献：
[1]余金得.福州地铁1号线混凝土耐久性配合比设计[J].江西建材，2014（14）：3-4.
[2]刘明耀.地铁耐久性混凝土的配制和改进研究[J].广东建材，2013，29（9）：71-72.
论文作者:陈舒程
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
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