预制轨道板混凝土配制技术.pdf

2 0 1 0第 8期 铁道建筑 Ra i l wa y En g i ne e rin g l 45 文章编 号 ： 1 0 0 3 - 1 9 9 5 ( 2 0 1 0 ) 0 8 - 0 1 4 5 - 0 2 预 制轨道板混凝土配制技术 朱建立 ， 任 尚华 ， 李兴 旺 ( 中铁十五局集团公司 ， 河南 洛 阳4 7 1 0 1 3 ) 摘 要 ： 轨 道板设 计 混凝 土等级 为 C 5 5， 1 6 h预 应 力放 张时混 凝土抗 压 强度 不低 于 4 8 MP a ， 弹性模 量 不低 于 3 6 G P a 。分析了使 用通用硅酸盐水泥掺普通掺合料和非缓凝型聚羧酸减水剂配制轨道板混凝土技 术 ， 并进 行 了配合 比试验 和试 生产 。结果 表 明 ， 使 用拥 有 自主 知识 产权 的轨 道板 混 凝 土材 料 体 系， 与使 用超 细 水泥和 早强 专用掺 合料 混凝 土材料 相 比 ， 具 有质量 易控 制 、 成 本低 等优 点 。 关键 词 ： 普 通掺 合料混 凝土 配合 比 中图分类 号 ： U 2 1 4 1 8 ；T U 5 2 8 5 7 1文献标 识码 ： B 轨道板 设计 混 凝 土 等级 为 C 5 5 ， 生 产 工 艺设 计 要 求 1 6 h预应 力放 张时混 凝土抗 压 强度不 低 于 4 8 MP a ， 弹性模 量 不低 于 3 6 G P a ， 为 达 到 设 计 要 求 ， 京 津 城 际 铁路使用比表面积为 5 5 0 6 0 0 i n k g 超细水泥， 其价 格是普 通水 泥 的 3 4倍 ， 生 产成本 高 。在无 砟轨 道技 术再创 新研究 中 ， 提 出 了使 用 通用 硅 酸 盐 水 泥掺 加 复 合型掺合料技术 ， 由于复合掺合料 中含有硅灰或研磨 极 细 的矿粉 ， 成 本是 普通 掺合料 的 近 1 O倍 ， 同时 ， 早 期 水化速率过快 ， 热量释放过于集中， 混凝土升温剧烈， 导致 内部应力分布不平衡 ， 混凝土易开裂。新建铁路 需要轨道板近 4 O万块 ， 采用超细水泥和特殊掺合料 ， 都存在成本高以及供应紧张问题 ， 施工质量不易保证 ， 为此 ， 提 出 了以硅酸 岩水 泥 和 普 通掺 合 料 替 代 超 细水 泥和特殊掺合料 ， 通过优选高效减水剂和降低水灰比， 以实现 早期 高强 度 。 1 原材料的选 用 轨 道板混 凝土 要求 早 期 既 要 有 流 动性 和 保 塑 性 ， 方便施工 ， 又要满足 1 6 h达到 4 8 MP a 强度的要求， 理 论上 是互 相矛 盾 的。通 过 原 材料 的选 择 ， 可 以解 决 这 一 矛 盾 。 超细水 泥 2 d的抗 压 强度 4 0 MP a ， 2 8 d的 抗压 强度 6 5 MP a 。我国水 泥标 准要求水 泥 比表面积不 大于 3 5 0 I n k g ， 只有 3 d的强度 要 求 ， 即使 强 度 等 级 最 高 的硅 酸盐 水 泥 6 2 5 R 的 3 d强 度 也 只 要 求 3 2 MP a ， 2 8 d强度 要求 6 2 5 MP a ， 与超 细水 泥 的要 求 还 收 稿 日期 ： 2 0 1 0 -0 4 0 1 ； 修 固 日期 ： 2 0 1 0 - 0 4 1 0 基金项 目： 铁道部科技开发计划项 目( 2 0 0 8 G O 3 1 一 F ) 。 作者简介 ： 朱建立( 1 9 6 6 一 ) ， 男 ， 河南西平人 ， 高级工程师。 有一 定差别 。为增强 水 泥 中混 合材 的可 控 性 ， 水 泥宜 选 用 P I I 4 2 5硅 酸盐 水泥 。 矿物掺合料主要作用是形态效应 、 火 山灰效应和 微集料效应 。如果选用硅 灰 ， 其早期水 化 比较快 ， 干缩 大 ， 容 易导致 混 凝 土 早 期裂 纹 。一 般 认 为 矿 粉和 粉 煤灰 早期 作用 主要 是 微集 料 效 应 ， 其 与水 泥水 化 生成的氢氧化钙反应 ， 以减少或消除氢氧化钙这种有 损强度 、 耐久性的大结晶体 ， 即矿粉和粉煤灰的二次反 应 ， 有利 于增 强混 凝 土 的 耐 久 性 和 后 期 强 度 增 长 ， 因 此 ， 宜选用 $ 9 5磨细矿粉和 I 级粉煤灰。 外加剂是高性能混凝土必备组分之一。高效减水 剂是 减少 用水 量 、 降低 水 灰 比的 重要 保 证 。 由于 常用 高性 能混凝 土 主要采 用 缓 凝 型 聚羧 酸 减 水剂 ， 具 有一 定的缓凝作用和引气性 ， 延长了混凝土的凝结时间 ， 不 利于早期强度的提高和预制构件的快速脱模 。而非缓 凝 型 聚羧酸 减水剂 除 凝 结 时 间差 较 小 、 早 期 强度 较 高 外 ， 其余 指标 与缓凝 型 聚羧酸 减水剂 相 同 ， 说 明采用 非 缓凝 型 聚羧 酸减水 剂对 混 凝 土 的 耐久 性 影 响 较 小 ， 而 对提高混凝土早期强度十分重要。因此 ， 配制轨道板 混凝土应采用减水率在 2 5 一3 5 的非缓凝 型聚羧 酸 系外加 剂 。 2设计要求和试验方法 混凝 土 强度等 级 为 C 5 5 ， 胶凝 材料 总量不 超过 4 8 0 k g m ， 用 水 量 不宜 超 过 1 5 0 k g m ， 最 大水 胶 比为 0 3 5 ， 坍 落度 为 1 4 01 8 0 m m。混 凝 土 的 抗 冻性 能应 满足 F 3 0 0 ， 混凝土的电通量应 1 0 0 0 C 。预应力钢筋 放张及轨道板脱模时 ， 混凝土立方体试件的抗压强度 不 得低 于设计 强度 的 8 0 ， 且不 得低 于 4 8 MP a 。 水泥为 山东山水 P I I 4 2 5硅酸盐水泥 ； 山东沂 l 4 6 铁道建筑 河 河砂 ， 细度模 数 2 8 ； 粗 骨料 为宿 州采 石 场石 灰 岩碎 石 ， 51 0 mm和 1 0 2 O mm两级 配 ， 按 2 5 和 7 5 混 合 ； 采用安徽平圩电厂 I级粉煤灰 ， 江苏南 京 S 9 5矿 粉 ； 采用 武汉格 瑞林非 缓凝 型聚羧 酸高效 减水剂 。 采 用混凝 土养护 温 度 自动跟 踪 控制 系 统 ， 可 以根 据 模拟 大板 ( 长 1 0 m， 宽 1 0 m， 高 0 2 m) 养 护 过程 中板芯 温度经 时 曲线 ， 实时 控 制试 件 养 护水 域 中水 的 温度 与模拟大 板 的板 芯 温 度保 持 一 致 ， 以混 凝 土 试件 的强度认 定模 拟大板 的混凝 土强 度 。该 系统 可以对模 拟大板 的板芯 温度 、 养 生水 域 温 度 、 试件 温 度 、 环 境温 度 、 模板 温度进 行 自动 采集 、 记 录 、 存储 和输 出。 模 拟大板 的养护 模 板 分 上下 两 层 ， 下 层有 电加 热 装置和温度传感器 ， 相当于生产车间的管道加热和用 于模板 温度控 制 ， 上 层 为 混凝 土模 板 相 当于生 产 车 间 的轨道板模板。设置模板 温度 为 2 0 4 0， 控制 板芯温度不超过 5 5 ， 如果在试验过程 中板芯温度超 过 5 5 ， 应对养 护条件 作相应 调整 。 3配合 比试验 采 用早 强 超 细 水 泥 、 普 通 硅 酸 岩 水 泥 、 硅 酸 岩水 泥 、 特殊 掺合料 、 矿粉 与 粉煤 灰 、 缓 凝 型与 非缓 凝 型 聚 羧 酸减水 剂等 进行 了配 合 比设 计 与试 验 ， 其 中一组 数 据 见表 1 。可见采用 多种途 径能够 实现 1 6 h强度 达到 4 8 MP a的要求， 而从成本来说， 4 和 一 5更为降低。 表 2为生产用 配合 比力学试 验结果 。2 8 d电通 量 9 4 8 C ， 2 8 d抗 冻 ( F 3 0 0 ) 相 对 动弹 模 量 为 9 0 3 ( 6 0 ) ， 质量损失 0 8 7 ( 5 ) ， 满足 耐久性 要求 。 表 1 配合比试验 注 ： T为特殊掺合料 ； K为矿粉 ； F为粉煤灰 ； P为缓凝 型聚羧酸减水剂 ； R为非缓凝型聚羧酸减水剂。 表 2生产 用 配 合 比 力 学性 能 试 验 结 果 4 试 生产应用 从 2 0 0 9年下半 年 开始 ， 应 用试验 用配合 比进 行试 生产 ， 表 3为试验 室与 试生产 情况 的对 比。可 以看 出 ， 在实 际生产 中 ， 混凝 土强度 和弹 性模量 比试验 室要 高 ， 但坍落度经时损失快 ， 对生产工艺要求高。 5 结语 使用通用硅酸盐水泥 、 普通掺合料和非缓凝型聚 羧酸减 水剂 已经生 产 轨道 板 一 万 多块 ， 由于 早期 水 化 热低 于超细水 泥 ， 没有 出现 混凝 土 收 缩导 致 的早 期 裂 纹 问题 ， 轨道 板质 量得 到充分保 证 ， 同时 由于水泥 和掺 合料成本的降低 ， 取得了良好的经济效益和社会效益。 也标志着我 国完全 自主知识产权 的轨道板混凝 土材 表 3试生产 情况对 比 料体系已经形成 ， 为轨道板的规模化应用奠定 了基础 。 参 考 文 献 1 赵 国堂 ， 李 化 建 高 速 铁 路 高 性 能 混凝 土 应 用 管 理技 术 M 北 京 ： 中 国铁 道 出版 社 ， 2 0 0 9 ( 责任 审编 王红)