高速鐵路無砟軌道支承層配合比設計

農振華

摘要：本文介紹了高速鐵路無砟軌道支承層兩種材料的配合比設計，通過加大粉煤灰摻量、限制原材料的總堿含量、減小水膠比等措施，優選配合比控制膠凝材料和水的用量，降低支承層收縮開裂的風險，提高支承層耐久性能。

關鍵詞：支承層 配合比 水硬性混合料 低塑性水泥混凝土

0 引言

新建貴廣鐵路GGTJ-6標段(D3K366+860～D3K429+154.54=D3K432 +924.235)無砟軌道支承層，設計使用年限為100年，所處環境為碳化環境，環境作用等級T1、T2。支承層作為路基本體與無砟軌道道床之間的中間層，支承層在無砟軌道中的作用與特重交通等級公路中的基層有相似之處，即應具備一定的承力，擴散應力和抗彎折能力，因此作為支承層材料要有很好的體積穩定性，支承層材料要進行嚴格的配合比設計試驗，優選出最佳的配合比進行指導施工。

1 支承層配合比設計

支承層材料分為水硬性混合料和低塑性水泥混凝土兩種，主要是根據施工方法對材料稠度的要求進行分類。在滿足基本性能的前提下，支承層材料的配制應遵循一個基本原則，即采用較少的膠凝材料和較少的用水量。《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》中規定，支承層材料的技術條件應符和下列規定：

表一支承層材料的技術要求[1]

■

1.1 設計條件

使用材料：（見表二~表六）

水：桂林市靈川縣飲用水

水泥：興安海螺水泥股份有限公司海螺牌P·O42.5水泥

細骨料：廣西桂林全州河砂

粗骨料：桂林市靈川大風東碎石場

粉煤灰：大唐華銀金竹山電廠II級粉煤灰

以上原材料技術要求為進場檢驗要求，復檢時需進行全項目的委外檢驗。

1.2 配合比設計

水硬性混合料設計

1.2.1 確定混合料中各種材料的摻配比例：

根據《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》說明表I選膠凝材料8%（其中粉煤灰摻量為30%），骨料摻配通過篩分后確定，粗骨料：細骨料為=60%：40%，粗骨料采用二級配5~10mm：10~31.5mm=25%：75%，各材料摻配比例：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）=5.6%：2.4%：36.8%：13.8%：41.4%

1.2.2 確定混合料的最佳含水率ωg，,opt、最大干密度ρg，dmax：

混合料采用2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%五個含水量按《TB10424-2010》進行擊實試驗[3]，得出混合料：

最佳含水率

ωopt=6.2%，最大干密度

ρdmax=2.28g/cm3

校正后最佳含水率

ωopt=5.2%，最大干密度

ρdmax=2.34g/cm3

1.2.3 確定每立方混合料的用水量：

mw=ρdmax×0.01ωopt=2340×0.052=122kg

1.2.4 根據混合料干密度和各材料摻配比例計算每立方混合料各材料用量（kg）：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）：

水=131:56：861:323:969:122

=1:0.43:6.57:2.47:7.40:0.93

水膠比=0.65

1.2.5 試拌采用三個配合比進行，其他兩個以基準配合比水膠比分別增加和減少0.05，各材料用量見下表：

■

1.3 低塑性水泥混凝土配合比設計

1.3.1 確定水膠比

根據《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》說明表1選取水膠比=0.68。

1.3.2 選取用水量

根據《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》說明表1選取用水量=130kg。

1.3.3 計算膠凝材料用量

膠凝材料用量=用水量/水膠比=130/0.68=191

1.3.4 計算水泥、粉煤灰用量，粉煤灰摻量取30%

mc=191×(1-0.3)=134kg

mf=191×0.3=57kg

1.3.5 選取砂率為40%

1.3.6 計算配合比各材料用量（假定容重2350kg/m3）

水泥：粉煤灰：砂：碎石：水=134:57:812:1217:130

=1：0.43:6.06:9.08:0.97

1.3.7 試拌采用三個配合比進行，其他兩個以基準配合比水膠比分別增加和減少0.05，各材料用量見下表：

■

1.3.8 無砟軌道材料配合比試驗性能

①經試拌，水硬性混合料配合比的試驗性能見下表：

■

②經試拌，低塑性水泥混凝土配合比的試驗性能見下表：

■

1.3.9 理論配合比確定

根據上述試驗結果，在滿足設計和施工要求的條件下，本著經濟節約、優選的原則，確定無砟軌道支承層混凝土理論配合比見下表：

■

2 總結

對于支承層材料的強度，以往的規范往往提出一個最低要求，即潛在的認為強度越高越好，至少在驗收的時候是這樣的。現行的暫行技術條件對強度提出了一個范圍的要求，主要目的是希望適當的控制材料中的膠凝材料用量，防止因貪圖施工便利而隨意加大膠凝材料和水的用量，增大支承層收縮開裂的風險。支承層材料的收縮主要與漿體用量和密實度有關，漿體用量越少，密實度越高，構件收縮值越小。可參照以上配合比試驗流程，優選出稠度、抗壓強度、抗折強度、收縮率等性能合格的支承層材料配合比。

參考文獻：

[1]科技基[2008]74號，客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件.

[2]TB10424-2010，鐵路混凝土工程施工質量驗收標準.

[3]TB10102-2010，鐵路工程土工試驗規程.

endprint

摘要：本文介紹了高速鐵路無砟軌道支承層兩種材料的配合比設計，通過加大粉煤灰摻量、限制原材料的總堿含量、減小水膠比等措施，優選配合比控制膠凝材料和水的用量，降低支承層收縮開裂的風險，提高支承層耐久性能。

關鍵詞：支承層 配合比 水硬性混合料 低塑性水泥混凝土

0 引言

新建貴廣鐵路GGTJ-6標段(D3K366+860～D3K429+154.54=D3K432 +924.235)無砟軌道支承層，設計使用年限為100年，所處環境為碳化環境，環境作用等級T1、T2。支承層作為路基本體與無砟軌道道床之間的中間層，支承層在無砟軌道中的作用與特重交通等級公路中的基層有相似之處，即應具備一定的承力，擴散應力和抗彎折能力，因此作為支承層材料要有很好的體積穩定性，支承層材料要進行嚴格的配合比設計試驗，優選出最佳的配合比進行指導施工。

1 支承層配合比設計

支承層材料分為水硬性混合料和低塑性水泥混凝土兩種，主要是根據施工方法對材料稠度的要求進行分類。在滿足基本性能的前提下，支承層材料的配制應遵循一個基本原則，即采用較少的膠凝材料和較少的用水量。《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》中規定，支承層材料的技術條件應符和下列規定：

表一支承層材料的技術要求[1]

■

1.1 設計條件

使用材料：（見表二~表六）

水：桂林市靈川縣飲用水

水泥：興安海螺水泥股份有限公司海螺牌P·O42.5水泥

細骨料：廣西桂林全州河砂

粗骨料：桂林市靈川大風東碎石場

粉煤灰：大唐華銀金竹山電廠II級粉煤灰

以上原材料技術要求為進場檢驗要求，復檢時需進行全項目的委外檢驗。

1.2 配合比設計

水硬性混合料設計

1.2.1 確定混合料中各種材料的摻配比例：

根據《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》說明表I選膠凝材料8%（其中粉煤灰摻量為30%），骨料摻配通過篩分后確定，粗骨料：細骨料為=60%：40%，粗骨料采用二級配5~10mm：10~31.5mm=25%：75%，各材料摻配比例：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）=5.6%：2.4%：36.8%：13.8%：41.4%

1.2.2 確定混合料的最佳含水率ωg，,opt、最大干密度ρg，dmax：

混合料采用2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%五個含水量按《TB10424-2010》進行擊實試驗[3]，得出混合料：

最佳含水率

ωopt=6.2%，最大干密度

ρdmax=2.28g/cm3

校正后最佳含水率

ωopt=5.2%，最大干密度

ρdmax=2.34g/cm3

1.2.3 確定每立方混合料的用水量：

mw=ρdmax×0.01ωopt=2340×0.052=122kg

1.2.4 根據混合料干密度和各材料摻配比例計算每立方混合料各材料用量（kg）：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）：

水=131:56：861:323:969:122

=1:0.43:6.57:2.47:7.40:0.93

水膠比=0.65

1.2.5 試拌采用三個配合比進行，其他兩個以基準配合比水膠比分別增加和減少0.05，各材料用量見下表：

■

1.3 低塑性水泥混凝土配合比設計

1.3.1 確定水膠比

根據《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》說明表1選取水膠比=0.68。

1.3.2 選取用水量

根據《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》說明表1選取用水量=130kg。

1.3.3 計算膠凝材料用量

膠凝材料用量=用水量/水膠比=130/0.68=191

1.3.4 計算水泥、粉煤灰用量，粉煤灰摻量取30%

mc=191×(1-0.3)=134kg

mf=191×0.3=57kg

1.3.5 選取砂率為40%

1.3.6 計算配合比各材料用量（假定容重2350kg/m3）

水泥：粉煤灰：砂：碎石：水=134:57:812:1217:130

=1：0.43:6.06:9.08:0.97

1.3.7 試拌采用三個配合比進行，其他兩個以基準配合比水膠比分別增加和減少0.05，各材料用量見下表：

■

1.3.8 無砟軌道材料配合比試驗性能

①經試拌，水硬性混合料配合比的試驗性能見下表：

■

②經試拌，低塑性水泥混凝土配合比的試驗性能見下表：

■

1.3.9 理論配合比確定

根據上述試驗結果，在滿足設計和施工要求的條件下，本著經濟節約、優選的原則，確定無砟軌道支承層混凝土理論配合比見下表：

■

2 總結

對于支承層材料的強度，以往的規范往往提出一個最低要求，即潛在的認為強度越高越好，至少在驗收的時候是這樣的。現行的暫行技術條件對強度提出了一個范圍的要求，主要目的是希望適當的控制材料中的膠凝材料用量，防止因貪圖施工便利而隨意加大膠凝材料和水的用量，增大支承層收縮開裂的風險。支承層材料的收縮主要與漿體用量和密實度有關，漿體用量越少，密實度越高，構件收縮值越小。可參照以上配合比試驗流程，優選出稠度、抗壓強度、抗折強度、收縮率等性能合格的支承層材料配合比。

參考文獻：

[1]科技基[2008]74號，客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件.

[2]TB10424-2010，鐵路混凝土工程施工質量驗收標準.

[3]TB10102-2010，鐵路工程土工試驗規程.

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摘要：本文介紹了高速鐵路無砟軌道支承層兩種材料的配合比設計，通過加大粉煤灰摻量、限制原材料的總堿含量、減小水膠比等措施，優選配合比控制膠凝材料和水的用量，降低支承層收縮開裂的風險，提高支承層耐久性能。

關鍵詞：支承層 配合比 水硬性混合料 低塑性水泥混凝土

0 引言

新建貴廣鐵路GGTJ-6標段(D3K366+860～D3K429+154.54=D3K432 +924.235)無砟軌道支承層，設計使用年限為100年，所處環境為碳化環境，環境作用等級T1、T2。支承層作為路基本體與無砟軌道道床之間的中間層，支承層在無砟軌道中的作用與特重交通等級公路中的基層有相似之處，即應具備一定的承力，擴散應力和抗彎折能力，因此作為支承層材料要有很好的體積穩定性，支承層材料要進行嚴格的配合比設計試驗，優選出最佳的配合比進行指導施工。

1 支承層配合比設計

支承層材料分為水硬性混合料和低塑性水泥混凝土兩種，主要是根據施工方法對材料稠度的要求進行分類。在滿足基本性能的前提下，支承層材料的配制應遵循一個基本原則，即采用較少的膠凝材料和較少的用水量。《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》中規定，支承層材料的技術條件應符和下列規定：

表一支承層材料的技術要求[1]

■

1.1 設計條件

使用材料：（見表二~表六）

水：桂林市靈川縣飲用水

水泥：興安海螺水泥股份有限公司海螺牌P·O42.5水泥

細骨料：廣西桂林全州河砂

粗骨料：桂林市靈川大風東碎石場

粉煤灰：大唐華銀金竹山電廠II級粉煤灰

以上原材料技術要求為進場檢驗要求，復檢時需進行全項目的委外檢驗。

1.2 配合比設計

水硬性混合料設計

1.2.1 確定混合料中各種材料的摻配比例：

根據《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》說明表I選膠凝材料8%（其中粉煤灰摻量為30%），骨料摻配通過篩分后確定，粗骨料：細骨料為=60%：40%，粗骨料采用二級配5~10mm：10~31.5mm=25%：75%，各材料摻配比例：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）=5.6%：2.4%：36.8%：13.8%：41.4%

1.2.2 確定混合料的最佳含水率ωg，,opt、最大干密度ρg，dmax：

混合料采用2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%五個含水量按《TB10424-2010》進行擊實試驗[3]，得出混合料：

最佳含水率

ωopt=6.2%，最大干密度

ρdmax=2.28g/cm3

校正后最佳含水率

ωopt=5.2%，最大干密度

ρdmax=2.34g/cm3

1.2.3 確定每立方混合料的用水量：

mw=ρdmax×0.01ωopt=2340×0.052=122kg

1.2.4 根據混合料干密度和各材料摻配比例計算每立方混合料各材料用量（kg）：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）：

水=131:56：861:323:969:122

=1:0.43:6.57:2.47:7.40:0.93

水膠比=0.65

1.2.5 試拌采用三個配合比進行，其他兩個以基準配合比水膠比分別增加和減少0.05，各材料用量見下表：

■

1.3 低塑性水泥混凝土配合比設計

1.3.1 確定水膠比

根據《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》說明表1選取水膠比=0.68。

1.3.2 選取用水量

根據《客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件》說明表1選取用水量=130kg。

1.3.3 計算膠凝材料用量

膠凝材料用量=用水量/水膠比=130/0.68=191

1.3.4 計算水泥、粉煤灰用量，粉煤灰摻量取30%

mc=191×(1-0.3)=134kg

mf=191×0.3=57kg

1.3.5 選取砂率為40%

1.3.6 計算配合比各材料用量（假定容重2350kg/m3）

水泥：粉煤灰：砂：碎石：水=134:57:812:1217:130

=1：0.43:6.06:9.08:0.97

1.3.7 試拌采用三個配合比進行，其他兩個以基準配合比水膠比分別增加和減少0.05，各材料用量見下表：

■

1.3.8 無砟軌道材料配合比試驗性能

①經試拌，水硬性混合料配合比的試驗性能見下表：

■

②經試拌，低塑性水泥混凝土配合比的試驗性能見下表：

■

1.3.9 理論配合比確定

根據上述試驗結果，在滿足設計和施工要求的條件下，本著經濟節約、優選的原則，確定無砟軌道支承層混凝土理論配合比見下表：

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2 總結

對于支承層材料的強度，以往的規范往往提出一個最低要求，即潛在的認為強度越高越好，至少在驗收的時候是這樣的。現行的暫行技術條件對強度提出了一個范圍的要求，主要目的是希望適當的控制材料中的膠凝材料用量，防止因貪圖施工便利而隨意加大膠凝材料和水的用量，增大支承層收縮開裂的風險。支承層材料的收縮主要與漿體用量和密實度有關，漿體用量越少，密實度越高，構件收縮值越小。可參照以上配合比試驗流程，優選出稠度、抗壓強度、抗折強度、收縮率等性能合格的支承層材料配合比。

參考文獻：

[1]科技基[2008]74號，客運專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術條件.

[2]TB10424-2010，鐵路混凝土工程施工質量驗收標準.

[3]TB10102-2010，鐵路工程土工試驗規程.

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