鐵路客運(yùn)專線高性能混凝土與聚羧酸系高性能減水劑

摘要: 總結(jié)鐵路混凝土工程和國(guó)內(nèi)外混凝土外加劑的發(fā)展, 提出客運(yùn)專線對(duì)高性能混凝土的技術(shù)要求,簡(jiǎn)介外加劑對(duì)混凝土性能的影響及聚羧酸系外加劑的優(yōu)良性能。

關(guān)鍵詞: 鐵路; 客運(yùn)專線; 高性能混凝土; 聚羧酸系減水劑

中圖分類號(hào): U214.1+8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

文章編號(hào): 1006- 9178( 2006) 12- 0018- 03

1 前言

　　鐵路混凝土技術(shù)沿循普通混凝土改善性能發(fā)展到高性能混凝土, 其技術(shù)線路籍助于混凝土外加劑和摻合料。21 世紀(jì), 混凝土減水劑進(jìn)入第三代聚羧酸鹽系高性能減水劑的推廣應(yīng)用階段, 與第二代相比, 它與水泥、摻合料的匹配性、減水率、增強(qiáng)性、保塑性、體積穩(wěn)定性、耐久性(CL- 滲透系數(shù)、抗凍融性、耐磨性、護(hù)筋性等) 和環(huán)保性都有明顯改善, 聚羧酸鹽系外加劑已被認(rèn)為是高性能混凝土的優(yōu)選外加劑。目前已推廣應(yīng)用于鐵路客運(yùn)專線和城際鐵路橋梁工程, 聚羧酸鹽系高性能混凝土技術(shù)將在“十一·五”鐵路客運(yùn)專線建設(shè)中得到進(jìn)一步推廣應(yīng)用, 并取得跨越式發(fā)展。

2 客運(yùn)專線與高性能混凝土

2.1 定義

2.1.1 客運(yùn)專線

　　鐵道部的《中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》提出要盡快在大中城市之間發(fā)展客運(yùn)專線, 在人口稠密地區(qū)發(fā)展城際鐵路, 加快形成覆蓋我國(guó)快速客運(yùn)網(wǎng)。在“十一·五”( 2006～2010 年) 將建設(shè)新線19 800 km, 其中客運(yùn)專線9 800 km, 列車速度達(dá)到200 km/h 和300km/h?？瓦\(yùn)專線的設(shè)計(jì)規(guī)定要求橋梁的樁基、承臺(tái)、墩臺(tái)、梁體、隧道襯砌、軌枕、接觸網(wǎng)支柱等結(jié)構(gòu)均采用高性能混凝土材料, 并明確提出混凝土主體結(jié)構(gòu)的使用壽命為100 年。

　　客運(yùn)專線鐵路的建設(shè)理念與普通鐵路有很大變化, 客運(yùn)專線線路中橋梁結(jié)構(gòu)的比例大幅度增加, 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì), 客運(yùn)專線橋梁結(jié)構(gòu)所占比例一般在60%以上( 普通鐵路為20%以下) , 例如: 京津線占90%以上, 京滬線預(yù)計(jì)為70%左右; 由此可見(jiàn), 客運(yùn)專線建設(shè)高性能混凝土施工量十分巨大。

2.1.2 高性能混凝土

　　高性能混凝土名詞的定義, 不同國(guó)家、不同部門、不同學(xué)者有不同的解釋, 鐵路客運(yùn)專線對(duì)高性能混凝土的定義為: 具有高耐久性( 抗氯離子滲透、抗?jié)B性、抗凍融性、耐磨性、護(hù)筋性等) 、高體積穩(wěn)定性( 抗裂、低收縮徐變) 、高工作性( 勻質(zhì)性、和易性、流動(dòng)性) 、高強(qiáng)度( 早強(qiáng)、增強(qiáng)) 及低水泥用量、低水膠比。2.2 客運(yùn)專線高性能混凝土對(duì)外加劑的要求鐵道部科學(xué)技術(shù)司于2005 年8 月31 日頒布了“科技基〔2005〕101 號(hào)”文件, 發(fā)布了《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》, 其中對(duì)高性能混凝土的耐久性指標(biāo)、原材料質(zhì)量指標(biāo)、配合比的選定、施工工藝、質(zhì)量檢驗(yàn)等均做出了規(guī)定, 對(duì)高性能混凝土外加劑性能要求詳見(jiàn)表1。

2.3 技術(shù)路線

　　摻用優(yōu)質(zhì)外加劑和摻合料( 一級(jí)粉煤灰、磨細(xì)礦粉) 、水泥、砂、石試拌, 優(yōu)選滿足施工和設(shè)計(jì)要求的既經(jīng)濟(jì)又環(huán)保的混凝土配合比。

3 高性能混凝土用外加劑簡(jiǎn)介

3.1 外加劑性能

　　客運(yùn)專線高性能混凝土的技術(shù)關(guān)鍵之一是對(duì)外加劑的選型, 這里主要將萘磺酸系( 第二代) 與聚羧酸系( 第三代) 對(duì)混凝土性能的影響綜合對(duì)比列于表2。

3.2 聚羧酸系高性能減水劑

3.2.1 定義

　　由含有羧基的不飽和單體和其他單體共聚而成, 對(duì)混凝土在減水、保坍、增強(qiáng)、收縮及環(huán)保等方面具有優(yōu)良性能的系列減水劑。

3.2.2 類別

　　日本最早( 1981 年) 開(kāi)發(fā)聚羧酸系高性能減水劑( 高性能AE 混合劑) 至今已有二十余年, 據(jù)文獻(xiàn)介紹, 聚羧酸系不是單一產(chǎn)品, 而是具有一定共性的系列產(chǎn)品, 國(guó)際市場(chǎng)已有近百種不同化學(xué)成分的聚羧酸系列產(chǎn)品, 但從其化學(xué)組成可歸納分成四類: 第一類: 甲基丙烯酸、烯酸甲酯共聚物; 第二類: 丙烯基醚共聚物; 第三類: 酰胺、酰亞胺型; 第四類: 兩性型聚羧酸鹽; 當(dāng)前國(guó)內(nèi)混凝土外加劑市場(chǎng)的聚羧酸鹽系都屬于第一、二類產(chǎn)品。

3.3 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

　　聚羧酸系高性能減水劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)( JGJ) 報(bào)批稿列于表3 和表4。

表3 聚羧酸系高性能減水劑化學(xué)性能指標(biāo)

　　從表5 可以看出, 聚羧酸系高性能混凝土施工配合比具有用水量低、水泥用量低、水膠比、摻合料量大、坍落度損失小的特點(diǎn), 根據(jù)客運(yùn)專線灌注樁、墩、臺(tái)(C30) 和橋梁(C50) 檢驗(yàn)結(jié)果, 其28 d 強(qiáng)度C30≥40 MPa, C50≥60 MPa, 混凝土耐久性56 d氯離子滲透電通量≤1 000 C, 56 d 抗凍融性≥F200或F300, 由于摻有大量摻合料, 混凝土的堿骨料膨脹值≤0.1%, 因此聚羧酸系高性能混凝土減水劑是客運(yùn)專線高性能混凝土的合宜選擇。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 通過(guò)第二代萘磺酸系高效減水劑和第三代聚羧酸系高效減水劑對(duì)混凝土性能綜合分析對(duì)比表明, 聚羧酸系高性能減水劑性能更優(yōu)越, 是目前高速鐵路( 客運(yùn)專線) 橋梁、隧道、涵洞、軌道等主體結(jié)構(gòu)的理想選擇之一。

5.2 聚羧酸系高性能減水劑適用于高強(qiáng)泵送混凝土、自密實(shí)混凝土、低熱大體積混凝土、高體積穩(wěn)定性混凝土、高耐久性混凝土、清水混凝土等客運(yùn)專線結(jié)構(gòu)混凝土。

5.3 聚羧酸系高性能減水劑是新型混凝土外加劑材料, 生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)研究尚不完善, 大量檢驗(yàn)結(jié)果表明, 某些產(chǎn)品的質(zhì)量及穩(wěn)定性尚待進(jìn)一步提高, 建議在推廣應(yīng)用過(guò)程中, 開(kāi)展聚羧酸系高性能外加劑的生產(chǎn)和在混凝土中應(yīng)用的技術(shù)研究, 制定相關(guān)的聚羧酸系高性能混凝土施工技術(shù)和驗(yàn)收補(bǔ)充條例。

5.4 客運(yùn)專線高性能混凝土外加劑標(biāo)準(zhǔn)是基于第二代萘磺酸系高效減水劑而制定, 建議修訂時(shí), 參照國(guó)家建筑工程的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和鐵路工程特點(diǎn)進(jìn)行必要的補(bǔ)充。

參考文獻(xiàn):

　　[1] 客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件- 鐵科技〔2005〕101 號(hào).

　　[2] 中國(guó)建筑學(xué)會(huì)中國(guó)土木工程學(xué)會(huì).混凝土外加劑及其應(yīng)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社, 2004.

　　[3] 中國(guó)建筑學(xué)會(huì)混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)專業(yè)委員會(huì).聚羧酸系高性能減水劑及其應(yīng)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社, 2005.

　　[4] 石人俊, 鐘美秦. 我國(guó)鐵路高強(qiáng)混凝土五十周年回顧與展望. 鐵道工程學(xué)報(bào), 2005, ( 5) .

　　[5] 高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑. GB/T18736- 2002. 國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局. 2002.

　　[6] 聚羧酸系高性能減水劑JGJ( 報(bào)批稿) . 建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 建設(shè)部. 2006.