板式无砟轨道普通掺合料混凝土配制技术.pdf

1 l 6 铁道建筑 Ra i l wa y En g i ne e r i n g M a r c h，2 01 1 文章编 号 ： 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 1 1 6 0 4 板式无砟轨道 普通掺合料混凝土配制技术 赵年全 ， 黄直久 ( 中铁十二局集团有限公 司， 太原0 3 0 0 2 4 ) 摘要： 无砟轨道构件预制要求必须保证混凝土在带模养护的条件下获得较 高的早期强度 ， 选用粉煤灰、 矿粉 双掺 和早 强 高效 减水 剂 ， 优化板 式无砟 轨道钢 筋混凝 土 配合 比设 计 ， 实现 了每 天一 个循环 的生产 目 标 ， 并且 创造 了良好 的社会 和经 济效益 。 关键词： 板式无砟轨道 钢筋混凝土构件 普通掺合料 混凝土配合比 中图分类 号 ： U 2 1 3 2 4 4 ； T U 5 1 8 1 文献标识 码 ： B 1工 程 概 况 我 国的板 式无砟 轨道为 适应 长线 台座 生产 的工艺 要求 ， 实现每天一个生产循环的 目标 ， 必须保证混凝土 在 带模养 护 的条 件下 获 得较 高 的早 期强 度 ， 即 满 足混 凝土养护 1 6 h强度不低于 4 8 MP a的指标， 这也是实 现 轨道板 规模化 生产 需要突破 的瓶 颈 。按 照 国外 的生 产技术 ， 须采用超细水泥进行混凝土配制 ， 而超细水泥 在我 国属于特殊品种 ， 生产成本、 销售价格都很高且不 能保 证持续 稳定 供货 ， 满 足 不 了无 砟 轨道 板 大 规模 持 续 生产 的要求 。在 国 内铁路 线 施 工 中 ， 研 制 出 一种 新 型的复合掺合料与通用硅酸盐水泥配合使用 ， 能满足 1 6 h强度 达到 4 8 MP a的要求 。 2 试验 内容 2 1原材 料选 择 1 )水泥 。采用 山东葡诚 牌 P I I 4 2 5级硅 酸盐水 泥。水 泥碱含 量不超 过 0 6 0 ， 三 氧 化硫 含量 不超 过 收稿 日期 ： 2 0 1 0 - 1 0 1 1 ； 修 回日期 ： 2 0 1 0 - 1 2 2 5 基金项 目： 国家 8 6 3重点项 目( 2 0 0 8 A A 0 3 0 7 0 4) 作者简介 ： 赵年全( 1 9 7 2 一) ， 男 ， 湖北 江陵人 ， 高级工程师 。 3 ， 氯离子 含量不 超过 0 0 6 ， 熟料 中 c A含 量不 超 过 8 ， 其 各项 检测 指标见 表 1 。 2 ) 粗骨料。采用徐 州峻豪交通采石有限公司生 产 的 5 2 0 m m 连 续 级 配 碎石 ， 分 二 级 掺 配 。各 级 骨 料分 级 储 存 、 分 级 运 输 、 分 级 计 量 。最 大 粒 径 为 2 0 mm， 含 泥量按 质量 计不 大 于 0 5 0 ， 氯 化物 含 量不 大 于 0 0 2 ， 其各 项检测 指标 见表 2 。 3 ) 细 骨 料 。采 用 山 东 沂 河 砂 ， 细 度 模 数 不 小 于 2 6 。含泥量按质量计不应大于 1 5 ， 氯化物含量不 应大 于 0 0 2 ， 其各项 检测 指标见 表 3 。 4 ) 矿 物掺 合 料 。采 用 徐 州 天成 $ 9 5级 矿 粉 和 徐 州华 润 电厂 C 5 0以上 混凝 土用 粉煤 灰 ， 其各 项 检测 指 标见 表 4 、 表 5 。 5 ) 外加剂。采用武汉格瑞林生产 的早强型聚羧 酸 型高性 能减水 剂 ， 掺 量 1 5 。减水率 不小 于 2 5 、 收缩率 比不大于 1 1 0 ， 其各项检测指标见表 6 。 6 ) 水 。采用 板场地 下水 ， 各项 检测指标 见表 7 。 2 2混凝 土配 合比设 计 2 2 1 配合 比技 术要 求 混凝 土性 能指标见 表 8 。 2 2 2 试 验方 案 1 ) 确定胶凝 材料 总量 和掺合 料 比例 ， 计算 出各种 设备会起变化 ； 另一方面是调边后钢轨没有侧磨 ， 正是 检测正矢 和整 治 曲线 圆顺 度 的好 机 会 ， 实 现消 除 钢 轨 不 均匀侧 磨 的 目的。 4 结语 在恰当的时机对钢轨调边使用 ， 可以延长钢轨使 用 寿命 ， 节 约维 修费用 ， 正确 的施 工方法 和及时 的养护 维修 ， 能够保证行车安全。 参 考 文 献 1 中华人 民共和 国铁 道部 铁运 2 0 0 6 1 4 6号 理规则 s 北京 ： 中国铁道出版社 ， 2 0 0 6 2 中华人 民共和国铁道 部 铁运 2 0 0 6 1 7 7号 全规则 S 北京 ： 中国铁道出版社 ， 2 0 0 6 铁路线路 修 铁 路工务 安 3 郑州铁路局工务处 郑工线函 2 0 0 6 4 4号 郑州铁路局 线 路维修管理办法 s 郑州 ： 郑州铁路局工务处 ， 2 0 0 6 ( 责任 审编 王红) 2 0 1 1年第 3期 板 式 无 砟 轨 道 普 通 掺 合 料 昆凝 土 配 制 技 术 表 1 水泥性能指标 测试 结果 1l 7 表 2粗 骨 料性 能指 标 测试 结 果 表 3细 骨 料性 能 指标 测 试 结 果 表 4 粉 煤 灰 性 能 指 标 测 试 结 果 表 5矿渣粉性能指标 测试 结果 表 6外加剂性能指标测试 结果 表 7 水质分析性 能指标测试结果 表 8轨道板混凝土技术要求 注 ： 脱模强度不小 于 4 8 M P a ， 环境条件及作用等级 T 3 ， 设计强度等级 C 5 5 。 材料用量 ， 确定基准配合比， 计算总碱量和氯离子含量 是 否满足要 求 。 2 ) 通过试拌 ， 观察拌合物工作性能 ( 保水性 、 流动 性 、 黏聚性等) ， 检测坍落度、 含气量等指标 ， 不符合要 求时调整配合 比。 3 ) 改变 不 同 的混 凝 土 入 模 温 度 和 环 境 温 度 进 行 模拟板浇筑试验 ， 浇筑完毕后保湿保温养护 ， 利用试件 养护 自动控 制 系统跟 踪 检测 板 芯 温 升 情 况 ， 调节 试 件 养护 温度使 其与 之 匹配 。试 件 养 护 至 1 62 0 h期 间 进行抗压强度试验 ， 若不满足 4 8 MP a放张强度要求 ， 1 1 8 铁道建筑 Ma r c h ， 2 0 1 1 则调整配合比参数或养护工艺重新试验。 抗压、 弹模 、 抗冻及电通量试件 ， 由试验结果确定最终 4 ) 根 据确定 的混凝 土 配合 比进 行 试拌 ， 成 型 2 8 d 的混 凝 土配 比 ， 见表 9 。 表 9轨道板混凝土配合 比参数 2 2 3 温 度 监 测 措 施 采 用试块 养护 自动控 制系统 进行模 拟板试 验过程 中的温度监测 ， 启 动养护 温度控 制系统 ， 按静停 、 升 温 、 恒温和降温四个阶段的养护制度进行养护， 控制板芯 最高养护温度 不大于 5 5 ， 升温 、 降温速 率不大 于 1 5 h 。 记 录环 境 、 养 护 水 域 、 试 块 表 面 和 芯部 温 度 ， 通过对绘制的温度一时间曲线和与其对应的试块抗压 强度 的对 比分析 ， 选 择合 理 的养 护制 度 。 自开始 加 热 养护 时 起 记 录 时 间 ， 至 1 5 h从 水 域 中取 出试 块 并 冷 却 ， 1 h后 进 行 抗 压 强 度 检 测 ， 要 求 抗 压 强 度 4 8 MP a ， 如 已达 到规 定 指 标 ， 则 可 停止 送 热 ， 否 则 应 继 续 送热养护 1 h ， 再进行试块抗压试验 ， 直至强度合格为 止 。 2 3 混凝 土配合 比及 养护制 度试验 研究 2 3 1 不 同掺 合料 品种及掺 量混 凝土 强度试验研 究 不同的粉煤灰与矿粉掺量和掺配比例对混凝土的 早期强 度 、 耐久 性都 有 重要 的影 响 ， 两 者有 较好 的“ 强 度互补效应” ， 配伍使 用时， 可以使 其火山灰效应 、 形 态效 应和微 集料效 应相互 叠加 。早期 发挥矿 粉 的火 山 灰效 应 ， 改 善浆体 和集料 的界 面结构 ， 弥补 由于粉煤 灰 的火 山灰效 应滞后 于水 泥熟料水 化 引起 的早 期强度 损 失 ； 后 期发挥 粉煤 灰 的火 山 灰效 应所 带 来 的孔径 细 化 作用， 以及未反应 的粉煤灰颗粒 的“ 内核作用” ， 使混 凝土后期强度持续得到提高 ， 结构的耐久性也会进一 步得到提高 】 。只有通过多次 的试验 、 比选 ， 找 出其 适宜的掺配比例和掺量 ， 才能优选出经济、 合理 ， 早期 强度 和耐 久性 都满 足要求 的配合 比。 图 1是不 同矿物 掺合料 混凝 土水域试 件强度 增 长 情况。可以看出， 随着矿物掺合料掺量增大， 试件早期 强度逐渐降低 ， 尤其是掺加一定 比例的粉煤灰后， 混凝 土早期强度下降明显 ， 因此要保证混凝土具有较高的 早期强度， 必须保证矿粉 的掺配比例。但是在试验中 也发现， 随着矿粉 比例 的加大 ， 混凝 土拌合 物黏性 增 大 ， 不 利于 混凝土表 面拉 毛 ， 必 须通过 试验确 定适宜 的 粉煤灰和矿粉掺配 比例。 通过 多次 的比选 和优 化 ， 在 矿 粉 和粉 煤 灰 比例 为 7 1 0 时 ， 通过 改善 养护 工艺 ， 混凝 土 的 1 6 h强 度 甜 6 0 茎 憩 50 +l O O d F 粉+1 8 矿粉 + 5 o 粉*一1 0 矿粉+5 粉煤灰 * 7 矿粉+3 粉煤灰 一 _ 时间 ll 图 1 不 同掺合料水域试件抗压强 度 能 够满足 d - 8 MP a要求 ， 经济效 益最 为显著 。 2 3 2 不同混凝土入模 温度及养护温度对早期强度 的影响 改变混凝土的入模温度 、 大板加热温度等条件 ， 分 析混凝 土 的水 化温 升 曲线 ， 寻 找 与之 对 应 的混 凝 土强 度增长关系 ， 以确定适宜的养护制度。不同条件下的 混 凝土 强度增 长及 温升 曲线分别 见 图 2图 4 。 暖 时间， I 1 图 2不 同入模温度水域试件抗 压强度 脚 龋露哂 功 茳赛 口 一 _ _ r 厢 鞠 瓣 渺 一- 蔓 热水温度 l _ l 1量童童 每 蠹善霜 磬 融 ： _ 莉 温 度 ： _ 一_ 一 q 4 痨 t 囊 蘸一 雌 一一g 酶一 一I盥 - 舶l 图 3模板温度为 3 0时大板温升 曲线 2 0 1 1 年第 3期 板式无砟轨道普通掺合料混凝土配制技术 l l 9 图 2是不 同混凝 土入模 温 度水 域试件 强 度增 长 情 况 。可 以看 出， 拌 合物 入模 温度 较 高 时 ， 试 件 早期 强 度 逐渐增 大 ， 这是 由于较 高的拌 合物温度 有利于 提前水 泥 的水化时 间， 加快水化进程 ， 提高混凝土 的早期 强度 。 图 3和 图 4分别 为模 板温度 为 3 0和 3 5 时 大 板温升 曲线 ， 可 以看 出 ， 模 板温 度为 3 0时 ， 大板 约 在 7 h时开始水化升温， 在 1 1 h时达到峰值温度 ； 模板 温 图 4模板温度为 3 5时大板温升曲线 度 为 3 5 时 ， 大 板 约在 6 h时 开始 水 化 升温 ， 在 1 0 h 时达 到峰值 温度 ， 可 见较 高 的模 板 养 护温 度 也 有利 于 促进混凝土的水化 ， 提高早期强度。改善混凝土的养 护环 境 ， 也 是提 高混凝 土早 期强 度 的有 效措 施 。 由图 2图 4综合 分 析 可 知 ， 采 取 提 高 混凝 土 入 模温度、 养护温度等措施有利于促进其水化作用 ， 提高 早期强度 ， 但是在施工中必须加强检查和监控， 控制其 芯部最 高温 度不 得超 过 5 5 ， 板 芯 与 表 面 、 表 面与 环 境 温 差不超 过 2 0 技术 要 求 ， 防止 出现 混 凝 土表 面开裂 等现 象 。 3 经济分析 普通掺合料资源广泛 、 成本低廉 ， 能有效降低施工 成 本 ， 提高企 业 的经 济 效 益 。经 与 国外 混 凝 土技 术 和 国内某城际铁路混凝土配合 比进行 比较测算 ， 具体数 据 见表 1 O 。 表 1 0 混凝 土 原 材 料 成 本 分 析 由表 1 O可以看出， 采用普通掺合料进行配合 比设 计 ， 相对 于 国 外 技 术 ， 每 立 方 混 凝 土 可 以 节 约 成 本 2 2 9 2 5元 ； 相对 于 某 城 际 铁 路 技 术 ， 每 立 方 混 凝 土 可 以节约成 本 1 2 7 2 8元 。该 板 场 设 计 制 板 量 为 2 2 5 8 2 块 ， 相对 于城际 铁路混 凝土 可节 约成本 9 9 2 2万 元 ， 经 济效 益显著 。 随着 电力工业 的发 展 ， 燃煤 电厂 的粉煤 灰 排 放 量 逐年增 加 ， 粉 煤灰 已成 为 我 国 当前 排 量较 大 的工 业废 渣之一 。矿渣 是高 炉炼铁 过程 中 ， 由矿石 中 的脉 石 、 燃 料 中的灰分和 助熔剂 等炉 料 中的非挥 发组 分形成 的废 物 。大量 的粉煤 灰或 矿 粉 如果 不 加 处 理 ， 就会 产 生 扬 尘 ， 污染 大气 ； 若 排入 水 系会 造 成 河 流 淤塞 ， 而其 中 的 有毒 化学物 质还会 对人 和其 它生 物造成 危害 。大量 使 用掺 合料进 行轨 道板生 产 ， 能 在很 大程 度上节 约资 源 、 减少对 环境 的污染 。 4 小结 使用普通掺合料和早强高效减水剂进行无砟轨道 板钢筋 混凝 土配合 比优 化设 计 ， 在 满足 技 术 条件 要 求 的同时 ， 能创 造 良好 的社会 和经 济 效 益 。在 施 工 中要 根据普通掺合料的特点 ， 选择与其强度增长相适宜的 养 护制度 ， 以满足 施 工生 产 需 要 。 同时 还 必须 加 强施 工 过程 中 的监 控 ， 确保混 凝 土施工质 量 。 参 考 文 献 1 中华人民共和国铁道 部 科技基 2 0 0 8 1 7 3号 客运 专线 铁路 C R T S 型板式无砟轨道混凝土轨道板 ( 有 挡肩 ) 暂行技术 条件 S 北京 ： 中国铁道出版社 ， 2 0 0 8 2 姚燕 ， 王玲 ， 田培 高性 能混凝 土 M 北 京 ： 化学工 业 出版 社 ， 2 0 0 6 3 中华人 民共和 国铁 道部 铁 建设 2 0 0 5 1 6 0号 铁路 混凝 土工程施工质 量验 收补 充标 准 S 北京 ： 中 国铁 道 出版社 ， 2 0 07 4 赵年全 矿 物掺合料 对高性 能混凝 土力学 和耐久性 的影响 分析 J 铁道建筑 ， 2 0 1 0 ( 4 ) ： 1 0 1 1 0 4 ( 责任 审编 王红)