VIVID聚羧酸超塑化劑在高速鐵路工程中的應用

林忠斌馮中軍張德根劉煒峰俞明輝【摘要】本文研究了VIVID聚羧酸超塑化劑在客運專線溫福段高性能混凝土上的應用性能。結果表明，在本文試驗范圍內VIVID聚羧酸超塑化劑與水泥的適應性和保坍性好，而且混凝土含氣量、56d電通量得到有效的保證?；炷恋母黜椥阅苤笜司軡M足《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》對外加劑性能指標的要求，為VIVID聚羧酸超塑化劑在客運專線高性能混凝土中的推廣應用提供了參考?！娟P鍵詞】 VIVID聚羧酸超塑化劑；適應性；保坍性；含氣量；56d電通量；混凝土一、前言鐵路中長期發(fā)展規(guī)劃中計劃修建的“四縱四橫”鐵路快速客運專線以及三個城際快速客運系統(tǒng)，將連接我國廣闊的華北平原、東北地區(qū)、長江三角洲地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)、西北地區(qū)、西南地區(qū)等「1」。其中鐵路快速客運專線超過7000公里，主要包括京滬、京廣、京哈、沈大、隴海等，列車時速將達到200至300公里。鐵路客運專線對橋上軌道的平順性要求很高，橋梁不僅應有足夠的強度、剛度，還要求混凝土徐變小，耐久性好。2005年鐵道部科學技術司發(fā)布了《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》，提高了對外加劑性能指標的要求，見表1外加劑的性能要求。表1 外加劑的性能要求

序號	項目		指標	備注
1	水泥凈漿流動度，mm		≥240	按GB/T8077的規(guī)定檢驗
2	硫酸鈉含量，%		≤5.0
3	氯離子含量，%		≤0.2
4	堿含量，%		≤10.0
5	減水率，%		≥20	按GB8076-1997的規(guī)定檢驗
6	含氣量，%	用于配制非抗凍混凝土時	≥3.0	按GB8076-1997的規(guī)定檢驗
		用于配制抗凍混凝土時	≥4.5
7	坍落度保留值，mm	30min	≥180	按JC473-2001的規(guī)定檢驗
		60min	≥150
8	壓力泌水率比，%		≤50	按JC473-2001的規(guī)定檢驗
9	收縮率比，%		≤120	按GB8076-1997的規(guī)定檢驗
10	相對耐久性指標，%，200次		≥80	按GB8076-1997的規(guī)定檢驗
11	電通量，C		≤2000	按ASTM C1202檢驗

聚羧酸類超塑化劑由于具有摻量低、減水率高、混凝土拌合物和易性和坍落度保持性能優(yōu)異、增強減縮效果顯著、低堿含量、低氯離子含量、水泥適應性好、綠色環(huán)保等優(yōu)點，對于混凝土的綜合性能有質的提高，已經成為配制高性能混凝土不可缺少的第五組分[2]。聚羧酸類超塑化劑不但符合《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》所要求的外加劑技術指標，而且能夠滿足高鐵高性能混凝土的設計要求。聚羧酸類超塑化劑已經作為客運專線高性能混凝土工程的指定外加劑，并在工程中獲得了廣泛的應用。上海三瑞高分子材料有限公司在成功設計和合成了一系列具有不同長度和結構的聚氧烷基大單體基礎上，開發(fā)了VIVID系列三大類不同分子結構的聚羧酸超塑化劑。這些不同結構的聚羧酸超塑化劑在全國多條客運專線工程中得到了應用，見表2。表2 VIVID系列聚羧酸超塑化劑在客運專線工程中的應用

VIVID系列	VIVID-500	VIVID-600	VIVID-700
工程案例	武合客運專線	溫?？瓦\專線武廣客運專線	鄭西客運專線

二、VIVID聚羧酸超塑化劑在鐵路客運專線工程中的應用以客運專線溫福段為例，研究了VIVID聚羧酸超塑化劑在客運專線高性能混凝土上的應用性能。2.1 原材料及分析水泥及摻合料南京雙猴P.O.42.5水泥：南京雙龍集團水泥廠提供，其物理力學性能見表3。表3 水泥物理力學性能

篩余/%	標準稠度用水量/%	凝結時間/		抗壓強度/		抗折強度/		安定性
篩余/%	標準稠度用水量/%	初凝	終凝	3d	28d	3d	28d	安定性
1．1	129．4	2：54	3：37	36．1	54．1	6．4	8．5	合格

“榕能”牌二級粉煤灰：長樂榕能粉煤灰開發(fā)有限公司提供。其化學成分及物理性能見表4。表4 粉煤灰技術性能

比表面積/	需水量比/%	燒失量/%	SO3含量/%	含水率/%	活性指數/ %
					7d	28d
380	87	6．78	1．46	0．7	90	106

上海寶鋼礦粉S95：其化學成分及物理性能見表5。表5 礦粉技術性能

比表面積/	需水量比/%	燒失量/%	SO3含量/%	含水率/%	活性指數 /%
					3d	7d	28d
430	91	2．38	0．96	0．3	73	90	106

集料細集料：閩江中砂，屬二區(qū)中砂，其技術指標見表6。表6 砂技術指標

細度模數	含泥量/%	泥塊含量/%	表觀密度/	堆積密度/
2．60～2．65	0．6	0．1	2630	1650

粗集料：碎石，粒徑5~25mm，連續(xù)粒級，壓碎值8.0%，針片狀含量8.0%。其技術指標見表7。表7 石技術指標

顆粒粒級/mm	含泥量/%	表觀密度/	壓碎指標/%	針片狀顆粒含量/%
5～25	0．4	2740	8	8

2.2外加劑-VIVID系列聚羧酸超塑化劑的技術指標及性能特點 VIVID系列聚羧酸超塑化劑的特點是低堿、低氯、低引氣、高減水、坍落度損失小、不泌水、不離析，并顯著增強混凝土的流動性、強度和耐久性。與萘系高效減水劑相比，既保持了分散性高、減水率高的優(yōu)點，又克服了坍落度損失大的缺點，使混凝土的各項性能得到進一步改善。在客運專線溫福鐵路工程中，使用的是VIVID-600聚羧酸超塑化劑。其理化性能指標為：液態(tài)橙色，無沉淀，含固量22%，密度1.06g/ml。按照國家標準GB8076-1997檢測，技術性能指標見表8。表8 VIVID-600聚羧酸超塑化劑技術性能指標

減水率/%	泌水率/%	含氣量/%	初凝時間/min	抗壓強度比/%			28收縮率比/%	對鋼筋銹蝕作用
				3d	7d	28d
31	0	3.6	+112	194	198	172	103	無銹蝕

2.3 試驗方法采用正交試驗，各標號混凝土配合比見表9所示，采用不同種類礦物質摻合料進行試驗，混凝土坍落度出機控制在mm范圍。試件的制作：試件尺寸為150mm×150mm×150mm，采用攪拌機拌和30L，機械振動臺成型。養(yǎng)護方法及齡期：采用標準養(yǎng)護，試件成型24h后拆模，在標準養(yǎng)護室內養(yǎng)護至3d、7d、28d和56d四個齡期?；炷撂涠燃皳p失與試件的強度檢測按照GB/T50080－2002《普通混凝土拌和物性能試驗方法》進行；混凝土凝結時間按JGJ70-90《砂漿凝結時間測定方法》進行；混凝土電通量按ASTM C1202進行。表9 試驗配合比

編號	砼標號	水泥用量/	摻合料用量/		水膠比/%	砂率/%	外加劑摻量 /%
編號	砼標號	水泥用量/	粉煤灰	礦粉	水膠比/%	砂率/%	外加劑摻量 /%
1	C30～C40	216	117	/	0．45	41	0．8～0．9
2		232	125	/	0．42	40
3		250	135	/	0．38	38
4		262	141	/	0．35	38
5		289	96	/	0．38	39
6		313	104	/	0．36	38
7		341	114	/	0．32	36
8	C30～C40大坍落度砼	231	124	/	0．43	43
9		247	133	/	0．41	42
10		300	100	/	0．39	40
11	C50～C60	284	80	80	0．36	38	1
12		284	53	107	0．36	40
13		284	40	120	0．36	42
14		300	85	85	0．33	40	1．1～1．2
15		301	56	113	0．33	40
16		301	42	127	0．33	38
17		320	90	90	0．31	42
18		320	60	120	0．31	38
19		320	45	135	0．31	40

2.4試驗結果及分析VIVID聚羧酸超塑化劑對高性能混凝土工作性的影響聚羧酸超塑化劑具有更廣泛的適應性，如表8中混凝土坍落度保持性。表8 混凝土試驗結果

編號	含氣量/%	坍落度/mm			混凝土抗壓強度/MPa			56d電通量/庫侖
編號	含氣量/%	出機	60min	120min	3d	7d	28d	56d電通量/庫侖
1	4.5	210	185	170	26.3	35.1	41.4	1360
2	4.6	190	175	165	27.1	34.6	43.8	1300
3	4.5	200	170	165	30.9	37.3	48.1	1240
4	4.7	195	175	160	30.4	38.2	49.9	1180
5	4.6	195	175	160	32.1	37.9	48.7	1260
6	4.5	200	180	170	32.6	38.5	49.5	1230
7	4.6	195	175	165	34.9	38.9	52.3	1020
8	4.8	220	195	175	27.3	35.3	42.9	1340
9	4.7	220	190	175	27.9	35.9	44.1	1280
10	4.8	220	195	175	28.7	36.0	46.8	1200
11	3.7	200	190	165	43.0	61.0	73.6	830
12	3.8	210	200	180	41.0	56.2	67.6	960
13	3.9	205	195	170	39.1	54.9	64.1	1000
14	3.5	195	185	165	39.8	54.3	66.8	880
15	3.7	195	185	160	40.3	55.1	67.0	870
16	3. 9	195	180	165	41.8	61.3	73.5	840
17	4.0	195	190	170	38.7	53.6	65.1	1000
18	3.5	190	185	165	43.6	62.3	74.2	840
19	3.5	195	185	170	40.0	54.9	66.9	920

VIVID聚羧酸超塑化劑在客運專線混凝土中的性能表現及分析 l在客運專線混凝土中，VIVID聚羧酸超塑化劑對水泥中摻入粉煤灰、礦粉等各種礦物質摻合料配伍的體系具有較強適應性。通過與粉煤灰、礦粉的配伍以及VIVID聚羧酸超塑化劑的使用，能有效地改善混凝土的工作性。l對混凝土工作性的影響高性能混凝土用水量通常范圍宜采用145～160㎏/m3，過低常出現混凝土粘度過大、含氣量過小；過高常出現混凝土和易性不良、氣泡過多過大、56d電通量通不過。VIVID聚羧酸超塑化劑能有效調節(jié)和改善混凝土的各項性能指標。l對含氣量的影響由表8可見，C30～C40應控制含氣量4.5～5.0%,C50～C60應控制含氣量3.5～4.5%，不宜突破，否則C30～C40的電通量指標通不過，C50～C60的早期強度指標滿足不了張拉要求、后期強度發(fā)展受到影響。VIVID聚羧酸超塑化劑能有效調節(jié)和穩(wěn)定混凝土的含氣量。l對電通量的作用電通量是混凝土耐久性的重要指標之一，粉煤灰主要對后期56d以上電通量貢獻比較大。VIVID聚羧酸超塑化劑的高減水率則有效保證了56d電通量性能。l對抗壓強度的影響在摻入粉煤灰的同時，使用VIVID聚羧酸超塑化劑能有效提高混凝土的早期、中期、后期強度，保證了各標號混凝土達到設計強度。三、結語通過VIVID聚羧酸超塑化劑在不同標號混凝土中的試驗，可以看出，使用VIVID聚羧酸超塑化劑混凝土的工作性、含氣量、56d電通量、強度全都能達到客運專線高性能混凝土的性能指標，為今后客運專線混凝土的試驗提供參考。[參考文獻][1] 尤昌龍.客運專線鐵路路基質量控制技術措施探討，2006[2] 劉治猛、羅遠芳、劉煜平等.新型聚羧酸類高效減水劑的合成及性能研究.化學建材，2003：15~18[3] 沈軍、傅樂峰、馮中軍等.聚醚基超塑化劑的合成及其性能研究.混凝土，2005：61~64[作者簡介] 林忠斌，男，工程師，主要從事聚羧酸的應用及推廣。[單位地址] 上海市嘉川路245號納米技術孵化基地3號樓8F[聯(lián)系電話] 021－64770899； E-mail：linzb-hope@sohu.com