鐵路高性能混凝土配合比設(shè)計方法研究

孫 宇

(中鐵九局集團工程檢測試驗有限公司，110025)

前言

近幾年，由于我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國鐵路建設(shè)的規(guī)模也逐漸擴大，鐵路施工中的高性能混凝土也越來越受到施工單位和人員的關(guān)注，無論是實際施工人員還是工程的初步設(shè)計人員都應(yīng)該重視到高性能混凝土的質(zhì)量。高性能混凝土當(dāng)中的拌合物不僅要具有強大的流動性和包容性，還應(yīng)該具有一定的力學(xué)原理和耐久性。

一、材料對高性能混凝土配合比的影響

在高性能混凝土配制的過程中，配合比與材料直接影響了高性能混凝土最終的質(zhì)量，其中不同的材料會對高性能混凝土產(chǎn)生不同的影響。

（一）水泥

水泥可以說是高性能混凝土中的主要材料，水泥的質(zhì)量直接影響到混凝土的品質(zhì)。當(dāng)水灰比相等時，高標(biāo)號的水泥要比低標(biāo)號水泥配置出的混凝土抗壓強度高很多。隨著水泥細(xì)度不斷的增加[3]，水泥的水化率逐漸增長，會出現(xiàn)較高的強度增強率。由此可見，水泥的細(xì)化程度對于混凝土的強度有著一定的影響。

（二）粗集料

集料是保證高性能混凝土強度的關(guān)鍵材料。混凝土中的粗集料一般都采用的是碎石或是卵石，碎石的表面比卵石粗糙，在與水泥相結(jié)合時碎石的結(jié)合率要比卵石高，當(dāng)水灰比相同時，使用碎石來配制的混凝土強度要比卵石配制的高。質(zhì)地優(yōu)良的石料強度時普通混凝土的二至三倍，因此，普通混凝土不會受石料的影響。但是，高性能混凝土則有所不同，由于自身具有高強度的水泥，如果石料的強度不夠，則會導(dǎo)致高性能混凝土表面出現(xiàn)破裂。

（三）細(xì)集料

混凝土中的細(xì)集料一般都有河砂、海砂和山砂。混凝土中的細(xì)集料如果過粗，那么會導(dǎo)致混凝土拌合料粗糙、松散，讓混凝土的密度直線降低；如果使用的細(xì)集料過細(xì)，那么配合比表面將會增大[4]，增加單位用水量的同時還會增強水泥的用量。

（四）粉煤灰

粉煤灰作為混凝土中的主要材料，已經(jīng)得到了廣泛的使用。在混凝土攪拌過程中加入粉煤灰，不僅可以降低混凝土的溫度，防止混凝土出現(xiàn)炸裂，提升混凝土強度、抗凍、抗腐蝕的能力，還可以提升混凝土的工作性能。

（五）減水劑

外加劑在混凝土施工中已經(jīng)非常的普遍。混凝土中的外加劑種類十分的多，各種類型的外加劑有不同的作用，減水劑是高性能混凝土不可缺少的外加劑。在拌合混凝土的過程中，根據(jù)實際情況添加一定減水劑，可使水泥顆粒分散均勻，同時還可以讓水泥顆粒中所包含的水分釋放出來，從而最大化減少混凝土的單方用水量。

二、鐵路施工高性能混凝土拌合比的確認(rèn)

（一）高性能混凝土配合比設(shè)計時注意的要求

鐵路工程建設(shè)中高性能混凝土配比設(shè)計時應(yīng)該要注意以下五點：

1、不同類型摻和料的高性能混凝土所含有的膠凝材料總量都是不同的[5]，主要有400kg/m3、450kg/m3、500kg/m3這三種階段。

2、在進行混凝土配比時可以根據(jù)施工的實際需求摻入粉煤灰、礦渣粉以及硅灰等符合國家混凝土指標(biāo)的材料。不同的礦物質(zhì)摻合料能夠滿足不同施工環(huán)境的需求，可以提升混凝土各個方面的性能，但是這些都是需要通過實驗確定的，可以根據(jù)施工需求進行相應(yīng)的混凝土摻合料的拌入實驗。

3、合力使用減水劑能夠增加高性能混凝土的耐久性，其中復(fù)合型減水劑是最佳的。

4、當(dāng)高性能混凝土中骨料的堿與硅酸反應(yīng)膨脹率達到0.12%至0.21%之間時，混凝土中的堿含量應(yīng)該滿足表一當(dāng)中的參數(shù)規(guī)格，當(dāng)骨料的膨脹率達到 21%至33%之間時，除了要滿足表一所示的參數(shù)需求，混凝土中的硅含量還應(yīng)該具有一定的額外數(shù)據(jù)，主要的操作就是在混凝土當(dāng)中摻入具有明顯抑制效果的礦物質(zhì)摻合料[6]，并且通過相應(yīng)的實驗檢驗混凝土中的堿與硅酸反映是否達標(biāo)。

表一：混凝土最大堿含量（kg/m3）

5、高性能混凝土當(dāng)中含有的氯離子不能超過膠凝材料的0.23%.

（二）高性能混凝土配合比過程中應(yīng)注意的各方面因素

由于這里所使用的高性能混凝土是用在鐵路施工中的，因此，高性能混凝土配合比會受到各個方面的影響，如果不能對各因素進行有效的控制，則會影響高性能混凝土的配比質(zhì)量。這里作者提出以下幾點要特別注意

1、鐵路施工在多數(shù)情況下是在戶外，環(huán)境比較多變，因此，施工隊伍應(yīng)該控制好混凝土的攪拌時間和施工時間。

2、高性能混凝土的配比應(yīng)該根據(jù)鐵路地段不同，配比不同抗腐蝕能力的高性能混凝土。

3、為了保證鐵路后期的運行質(zhì)量，在高性能混凝土配比的初期就應(yīng)該考慮到鐵路后期的維護作業(yè)，因此，施工隊伍應(yīng)該將該段落的高性能混凝土配制方式備份。

三 高性能混凝土配合比的檢驗與確定

（一）確定高性能混凝土的配合比

將混凝土配合比的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)作為實驗的基準(zhǔn)，試拌三種不同水膠比的高性能混凝土，其中一種要為基準(zhǔn)水膠比的混凝土，另外兩種可以在基準(zhǔn)水膠比的基礎(chǔ)上增加或減少0.03～0.04的水膠比，高性能混凝土校驗項目主要有：混凝土塌落度、坍落擴展度和擴展時間、表觀密度、凝結(jié)時間、抗裂性、抗壓強度、電通量、彈性模量、抗凍性、抗?jié)B性以及抗腐蝕能力、化學(xué)有害物質(zhì)的計算。根據(jù)相關(guān)實驗得出的高性能混凝土的水膠比，最后根據(jù)鐵路施工的施工性、耐久性和經(jīng)濟性確定混凝土的水膠比值。

（二）高性能混凝土在初步配比完成后，然后就應(yīng)該通過科學(xué)的方式校正混凝土的表觀密度，首先，我們要計算出混凝土表觀需要校正的系數(shù)，然后在用混凝土表面密度值除以表觀密度值。混凝土表觀密度的 2%是這次計算的一個臨界點，當(dāng)計算值之差沒有超過2%則可以將其作為高性能混凝土的配比計算值，如果超過了2%，則應(yīng)該使用混凝土的每項材料乘以校正系數(shù)，得到的數(shù)據(jù)就是高性能混凝土的配比數(shù)值。

四 結(jié)束語

一般的混凝土難以滿足鐵路施工的需求，因此，高性能混凝土的質(zhì)量就顯得尤為重要，結(jié)合全文來看，高性能混凝土在配置上的特點有：采用低水膠比，最大化的降低混凝土的單位用水量，根據(jù)施工的實際情況選擇高性能的減水劑，在拌合過程中摻入較多的摻合料，減少一般水泥的用量，從而減少混凝土內(nèi)部產(chǎn)生空隙的幾率，降低混凝土凝聚后的體積收縮大小，全面提升混凝土的耐久性。電通量、抗?jié)B、抗裂、抗腐蝕、抗凍都是高性能混凝土耐久性的具體表現(xiàn)。

[1]吳紅娟. 自密實混凝土配合比設(shè)計方法研究[D].天津大學(xué),2011.

[2]徐麗. 客運專線高性能混凝土全壽命配合比設(shè)計方法研究[D].北京交通大學(xué),2012.

[3]韓建國,閻培渝. 系統(tǒng)化的高性能混凝土配合比設(shè)計方法[J]. 硅酸鹽學(xué)報,2006,08:10.

[4]楊小龍. 尾礦集料綠色高性能混凝土的配合比設(shè)計及應(yīng)用研究[D].鄭州大學(xué),2013.

[5]楊春. 基于抗氯離子滲透性的高性能混凝土配合比優(yōu)化設(shè)計研究[D].南京林業(yè)大學(xué),2013.

[6]朱文華. 淺談鐵路高性能混凝土配合比設(shè)計體會[J]. 混凝土,2011,08:113.