鐵路客運專線高性能混凝土與聚羧酸系高性能減水劑

摘要: 總結鐵路混凝土工程和國內外混凝土外加劑的發(fā)展, 提出客運專線對高性能混凝土的技術要求,簡介外加劑對混凝土性能的影響及聚羧酸系外加劑的優(yōu)良性能。

關鍵詞: 鐵路; 客運專線; 高性能混凝土; 聚羧酸系減水劑

中圖分類號: U214.1+8

文獻標識碼: A

文章編號: 1006- 9178( 2006) 12- 0018- 03

1 前言

　　鐵路混凝土技術沿循普通混凝土改善性能發(fā)展到高性能混凝土, 其技術線路籍助于混凝土外加劑和摻合料。21 世紀, 混凝土減水劑進入第三代聚羧酸鹽系高性能減水劑的推廣應用階段, 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為是高性能混凝土的優(yōu)選外加劑。目前已推廣應用于鐵路客運專線和城際鐵路橋梁工程, 聚羧酸鹽系高性能混凝土技術將在“十一·五”鐵路客運專線建設中得到進一步推廣應用, 并取得跨越式發(fā)展。

2 客運專線與高性能混凝土

2.1 定義

2.1.1 客運專線

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

　　客運專線鐵路的建設理念與普通鐵路有很大變化, 客運專線線路中橋梁結構的比例大幅度增加, 據不完全統(tǒng)計, 客運專線橋梁結構所占比例一般在60%以上( 普通鐵路為20%以下) , 例如: 京津線占90%以上, 京滬線預計為70%左右; 由此可見, 客運專線建設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, 不同國家、不同部門、不同學者有不同的解釋, 鐵路客運專線對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、護筋性等) 、高體積穩(wěn)定性( 抗裂、低收縮徐變) 、高工作性( 勻質性、和易性、流動性) 、高強度( 早強、增強) 及低水泥用量、低水膠比。2.2 客運專線高性能混凝土對外加劑的要求鐵道部科學技術司于2005 年8 月31 日頒布了“科技基〔2005〕101 號”文件, 發(fā)布了《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》, 其中對高性能混凝土的耐久性指標、原材料質量指標、配合比的選定、施工工藝、質量檢驗等均做出了規(guī)定, 對高性能混凝土外加劑性能要求詳見表1。

2.3 技術路線

　　摻用優(yōu)質外加劑和摻合料( 一級粉煤灰、磨細礦粉) 、水泥、砂、石試拌, 優(yōu)選滿足施工和設計要求的既經濟又環(huán)保的混凝土配合比。

3 高性能混凝土用外加劑簡介

3.1 外加劑性能

　　客運專線高性能混凝土的技術關鍵之一是對外加劑的選型, 這里主要將萘磺酸系( 第二代) 與聚羧酸系( 第三代) 對混凝土性能的影響綜合對比列于表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, 對混凝土在減水、保坍、增強、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, 據文獻介紹, 聚羧酸系不是單一產品, 而是具有一定共性的系列產品, 國際市場已有近百種不同化學成分的聚羧酸系列產品, 但從其化學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; 當前國內混凝土外加劑市場的聚羧酸鹽系都屬于第一、二類產品。

3.3 產品標準

　　聚羧酸系高性能減水劑行業(yè)標準( JGJ) 報批稿列于表3 和表4。

表3 聚羧酸系高性能減水劑化學性能指標

　　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, 根據客運專線灌注樁、墩、臺(C30) 和橋梁(C50) 檢驗結果, 其28 d 強度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專線高性能混凝土的合宜選擇。

5 結語

5.1 通過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混凝土性能綜合分析對比表明, 聚羧酸系高性能減水劑性能更優(yōu)越, 是目前高速鐵路( 客運專線) 橋梁、隧道、涵洞、軌道等主體結構的理想選擇之一。

5.2 聚羧酸系高性能減水劑適用于高強泵送混凝土、自密實混凝土、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、清水混凝土等客運專線結構混凝土。

5.3 聚羧酸系高性能減水劑是新型混凝土外加劑材料, 生產和應用技術研究尚不完善, 大量檢驗結果表明, 某些產品的質量及穩(wěn)定性尚待進一步提高, 建議在推廣應用過程中, 開展聚羧酸系高性能外加劑的生產和在混凝土中應用的技術研究, 制定相關的聚羧酸系高性能混凝土施工技術和驗收補充條例。

5.4 客運專線高性能混凝土外加劑標準是基于第二代萘磺酸系高效減水劑而制定, 建議修訂時, 參照國家建筑工程的行業(yè)標準和鐵路工程特點進行必要的補充。

參考文獻:

　　[1] 客運專線高性能混凝土暫行技術條件- 鐵科技〔2005〕101 號.

　　[2] 中國建筑學會中國土木工程學會.混凝土外加劑及其應用技術.機械工業(yè)出版社, 2004.

　　[3] 中國建筑學會混凝土外加劑應用技術專業(yè)委員會.聚羧酸系高性能減水劑及其應用技術.機械工業(yè)出版社, 2005.

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

　　[5] 高強高性能混凝土用礦物外加劑. GB/T18736- 2002. 國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 2002.

　　[6] 聚羧酸系高性能減水劑JGJ( 報批稿) . 建筑工業(yè)行業(yè)標準. 建設部. 2006.