配制高原高寒地區(qū)軌枕用高性能混凝土配合比

青藏高原自然環(huán)境條件異常惡劣，存在晝夜溫差大、冬季氣溫低、氣候干燥、風(fēng)沙大等自然現(xiàn)象，對沿線的各種混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生多種不利的影響及破壞。因此，青藏線的各種混凝土結(jié)構(gòu)均采用耐久性混凝土結(jié)構(gòu)，以保證產(chǎn)品使用的長期性和安全性。

青藏鐵路要求需使用新Ⅲ型預(yù)應(yīng)力混凝土橋枕。軌枕設(shè)計使用年限為100年。混凝土軌枕作為青藏線上使用的處于重要部位的混凝土預(yù)制構(gòu)件，同樣必須具有良好的耐久性能，才能滿足設(shè)計使用壽命的要求。而軌枕所用混凝土為低水灰比、無坍落度的干硬性混凝土，與其它工程部位的混凝土截然不同。雖然于抗凍性之外的其他耐久性指標(biāo)占有較大的先天優(yōu)勢，但于抗凍性這一項，理論上能提高混凝土抗凍性的摻加引氣劑這一措施因軌枕的養(yǎng)護(hù)方式而不能用于軌枕生產(chǎn)。使得軌枕混凝土耐久性試件的抗凍性效果仍然不是很理想。

C60高性能混凝土配合比配制是確保新Ⅲ型橋枕質(zhì)量的關(guān)鍵，是核心技術(shù)。高性能混凝土的耐久性要求為100年，高性能混凝土的配制與普通混凝土的配制有許多不同點，高性能混凝土軌枕的質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)范及技術(shù)條件等較老規(guī)范和老質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)有明顯的改變和提高。該文原載于中國社會科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場信息導(dǎo)報》雜志http：//www.ems86.com總第543期2014年第11期-----轉(zhuǎn)載須注名來源新Ⅲ型橋枕是軌枕系列產(chǎn)品中一種新型的軌枕，也是我們公司第一次進(jìn)行生產(chǎn)，事關(guān)公司聲譽。

根據(jù)軌枕產(chǎn)品的特點和所處環(huán)境，吸取前期對高性能混凝土進(jìn)行配合比試配制的經(jīng)驗，高性能混凝土的配制必須滿足如下混凝土的耐久性指標(biāo)：混凝土的抗裂性、護(hù)筋性、抗?jié)B性、抗氯離子滲透性、抗堿-骨料反應(yīng)性、抗凍融循環(huán)、混凝土強度、產(chǎn)品靜載性能等指標(biāo)。針對高性能混凝土配合比配制出現(xiàn)的較突出的問題和影響新Ⅲ型軌枕混凝土質(zhì)量的問題進(jìn)行了統(tǒng)計分析，得出配制C60高性能混凝土配合比的必須考慮主要情況如下：

C60高性能混凝土配合比配制要求圖（1-1）

配制的混凝土要完全滿足高性能混凝土的耐久性指標(biāo)：抗裂性、護(hù)筋性、抗?jié)B性、抗氯離子滲透性、抗堿-骨料反應(yīng)性、抗凍融循環(huán)等指標(biāo)。

高性能混凝土配合比配制施工問題統(tǒng)計表（2-1）

序號問題發(fā)生次數(shù)頻率（%）累計頻率（%）

1

材料水泥2058.858.8

細(xì)骨料

粗骨料

混凝土外加劑

拌制和養(yǎng)護(hù)混凝土用水

2方法配合比配制方法38.867.6

3

人員執(zhí)業(yè)資格

6

17.7

85.3

數(shù)量

業(yè)績、經(jīng)驗等

4

機械混凝土配合比配制所需的儀器、儀表411.897.1

混凝土攪拌站

5環(huán)境混凝土配合比配制環(huán)境12.9100

合計 34100

混凝土的配合比應(yīng)根據(jù)混凝土原材料品質(zhì)、設(shè)計強度等級、耐久性以及施工工藝對工作性的要求，通過試配、調(diào)整等步驟選定。配制的混凝土拌和物應(yīng)滿足施工要求，配制成的混凝土應(yīng)滿足設(shè)計強度、耐久性等質(zhì)量要求。混凝土的工作度宜根據(jù)施工工藝要求確定。在條件許可的條件下，應(yīng)盡量選用低工作度的混凝土施工。

混凝土的配合比可按下列步驟計算（骨料以干燥狀態(tài)為基準(zhǔn)；外加劑的摻量均以膠凝材料總量百分率計）、試配和調(diào)整：

核對供應(yīng)商提供的水泥熟料的化學(xué)成分和礦物組成、混合材料種類和數(shù)量等資料，并根據(jù)設(shè)計要求，初步選定混凝土的水泥、骨料、外加劑、拌和水的品種以及水膠比、膠凝材料總用量、外加劑的摻量。

參照《普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》（JGJ55）的規(guī)定計算單方混凝土中各原材料組分用量，并核算單方混凝土的總堿含量和氯離子含量是否滿足要求。否則應(yīng)重新選擇原材料或調(diào)整計算的配合比，直至滿足要求為止。

采用工程中實際使用的原材料和攪拌方法，通過適當(dāng)調(diào)整混凝土外加劑用量或砂率，調(diào)配出工作度、混凝土容重符合要求的混凝土配合比。試拌時，每盤混凝土的最小攪拌量應(yīng)在15 L以上。該配合比作為基準(zhǔn)配合比。

適當(dāng)改變基準(zhǔn)配合比的水膠比、膠凝材料用量、外加劑摻量或砂率等參數(shù)，調(diào)配出拌和物性能與要求值基本接近的配合比3～5個。

按要求對上述不同混凝土配合比制作力學(xué)性能和抗裂性能對比試件，按規(guī)定養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期時進(jìn)行試驗。其中，抗壓強度試件每種配合比宜制作4組，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定時間時試壓，試件的邊長可選擇150mm；抗裂性對比試驗可參照相關(guān)規(guī)定的方法進(jìn)行。

從上述配合比中優(yōu)選出拌和物性能和抗裂性優(yōu)良、抗壓強度適宜的一個或多個配合比各成型一組或多組耐久性試件，按規(guī)定養(yǎng)護(hù)至規(guī)定齡期時進(jìn)行試驗。混凝土耐久性試件的制作及試驗按《混凝土長期性及耐久性能試驗方法》（GBJ82）進(jìn)行（其中，抗凍性按快凍法），電通量試驗方法可參照相關(guān)規(guī)定的方法進(jìn)行。

根據(jù)上述不同配合比對應(yīng)混凝土拌和物的性能、抗壓強度、抗裂性以及耐久性能試驗結(jié)果，按照工作性能優(yōu)良、強度和耐久性滿足要求、經(jīng)濟合理的原則，從不同配合比中選擇一個最適合的配合比作為理論配合比。

采用工程實際使用的原材料拌和混凝土，測定混凝土的表觀密度。根據(jù)實測拌和物的表觀密度，求出校正系數(shù)，對理論配合比進(jìn)行校正（即以理論配合比中每項材料用量乘以校正系數(shù)后獲得的配合比作為混凝土配合比）。校正系數(shù)按下式計算：

校正系數(shù) = 實測拌和物表觀密度/理論配合比拌和物表觀密度

當(dāng)混凝土的力學(xué)性能或耐久性能試驗結(jié)果不滿足設(shè)計或施工要求時，應(yīng)重新根據(jù)規(guī)定要求選擇混凝土配合比參數(shù)，并按照上述步驟重新試拌和調(diào)整混凝土配合比，直至滿足要求為止。

當(dāng)混凝土的原材料品質(zhì)、施工環(huán)境氣溫發(fā)生較大變化時，應(yīng)及時對混凝土的配合比進(jìn)行調(diào)整。

最終選取每立方混凝土的理論配合比如下：

配料名稱水泥（kg）粉煤灰（kg）河砂（kg）5-25碎石（kg）減水劑（kg）水

（kg）體積

（m3）容重

kg/m3

基準(zhǔn)數(shù)量440

40

58812493.4130 12453.4

說明：該配合比采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)制度為2-2-8-1（靜停-升溫-恒溫-降溫），其中升溫過程控制為不大于20℃/h，恒溫溫度為60±2℃，降溫溫度控制為不大于20℃/h

在完善試驗室所需儀器設(shè)備，并組織人員學(xué)習(xí)試驗方法，配齊試驗人員。在混凝土標(biāo)養(yǎng)室安裝蒸汽及多個水噴灑頭，確保標(biāo)養(yǎng)室符合（20±2℃，相對濕度95%以上）要求。軌枕在灌注混凝土前，取樣進(jìn)行溫度、工作度檢驗，同時隨機取樣制作混凝土試件。混凝土試件的制作要具有代表性，其中脫模檢查試件隨軌枕養(yǎng)護(hù)完畢后即進(jìn)行強度試驗，28天檢查試件為標(biāo)養(yǎng)試件。試件應(yīng)隨軌枕在同條件下振動成型，施工試件隨軌枕同條件下養(yǎng)護(hù)，28d標(biāo)準(zhǔn)試件按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。

試生產(chǎn)前對所選用水泥、砂、碎石、外加劑等原材料制作抗凍融循環(huán)、抗?jié)B性、抗氯離子滲透性、抗裂性、抗鋼筋銹蝕和抗堿-骨料反應(yīng)的耐久性試件各一組，并進(jìn)行了耐久性試驗。

通過對原材料配比和試驗，將C60高性能混凝土配合比轉(zhuǎn)化為施工配合比，并運用于攪拌站實際生產(chǎn)。批量生產(chǎn)中，軌枕每1000m3混凝土抽取抗凍融循環(huán)、抗?jié)B性、抗氯離子滲透性、堿骨料反應(yīng)的耐久性試件各一組。進(jìn)行耐久性試驗，符合各項規(guī)定指標(biāo)。通過在實際生產(chǎn)過程，在對新Ⅲ型預(yù)應(yīng)力混凝土橋枕產(chǎn)品的各項檢查和試驗，符合C60高性能混凝土和新Ⅲ型預(yù)應(yīng)力混凝土橋枕各項指標(biāo)要求，完全符合實際施工要求，對此C60高性能混凝土配合比完全取得了成功。

（作者單位：貴州中鐵路橋工程有限公司）