高速鐵路高性能混凝土原材料常見質量問題及防范對策探析

高軍

摘 要：高速鐵路設計和施工混凝土采用高性能混凝土實施，通過對高性能混凝土的主要原材料技術參數進行分析和對普通混凝土進行對比，提出了原材中水泥、粉煤灰、礦粉和硅灰中存在的突出質量問題和應對措施，為保證混凝土質量提供了借鑒參考。

關鍵詞：高鐵；高性能混凝土；比表面積；游離氧化鈣；蓄水量比

1 引言

高速鐵路高性能混凝土原材料主要有水泥、粉煤灰、礦粉、硅灰、粗骨料、細骨料、外加劑和拌合水。高性能混凝土施工選用的水泥主要有硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥。在有充分實踐經驗證明可行的情況下，大體積混凝土也可選用礦渣硅酸鹽水泥。水泥的混合材料宜為粉煤灰或礦渣。有耐硫酸鹽侵蝕要求的混凝土也可選用中級抗硫酸鹽硅酸鹽水泥或高級抗硫酸鹽硅酸鹽水泥。粉煤灰是火山灰質混合材料中的鋁硅玻璃質材料，是從電廠煤粉爐煙道氣體中收集的粉末，呈玻璃態球狀顆粒。粉煤灰的活性主要決定于玻璃體的含量，主要成分是活性氧化硅和活性氧化鋁。礦粉是在煉鐵爐中浮于鐵水表面的熔渣，排出時用水急冷，得到水淬粒化高爐礦渣。磨細礦渣是將這種粒狀高爐水淬渣干燥，再采用專門的粉磨工藝磨至規定細度，在混凝土配制時摻入的一種礦物外加劑，其活性較粉煤灰高，主要成分是Si0，在顯微鏡下呈光滑的非結晶球形顆粒。硅灰是鐵合金廠在用電弧爐冶煉硅鐵合金或金屬硅時，從煙氣凈化裝置中回收的煙塵，在袋濾器中收集。硅灰具有極高的活性。

2高性能混凝土原材料與常用料的主要區別

2.1水泥用材與常用材料的主要區別

2.1.1使用低堿水泥的堿含量不大于0.6%（堿含量以Na20+0.658K2O計算值表示）；

2.1.2只允許使用立窯生產的水泥，且f-Ca0≤1.0%；

2.1.3熟料的C3A含量非氯鹽環境下不大于8%，氯鹽環境下不大于10%。

2.2粉煤灰

2.2.1用于高速鐵路C50以下混凝土、C50以上混凝土的粉煤灰與GB/T1596-2005中一級灰、二級灰的參數有差別，特別是細度、燒失量、需水量比的區別，不能簡單地認為高速鐵路用于C50以上混凝土的粉煤灰就是一級灰，用于C50以下混凝土的粉煤灰就是二級灰。

2.2.2高速鐵路混凝土對粉煤灰的要求增加了Cl-含量的要求（不宜大于0.02），減除了對游離氧化鈣（F類粉煤灰≤1.0%；C類粉煤灰≤4.0%）和體積安定性（C類粉煤灰≤5.0m）的要求。

2.2.3高速鐵路混凝土對粉煤灰的含水率要求為1.0%，SO3含量為3%。對細度要求為≤20%（C50以下混凝土），≤12%（C50及以上混凝土）；需水量比≤105%（C50以下混凝土），≤100%（C50及以上混凝土）；燒失量≤5.0%（C50以下混凝土），≤3.0%（C50及以上混凝土）。

2.2.4國標對混凝土中粉煤灰的技術要求為細度為≤12%（一級灰），≤25%（二級灰），≤45%（三級灰）；需水量比≤95%（一級灰），≤105%（二級灰），≤115%（三級灰）；燒失量≤5.0%（一級灰），≤8.0%（二級灰），≤15.0%（三級灰）。

3 存在的質量問題

3.1水泥

3.1.1堿含量超標。由于生產廠家所處的地理位置差異，水泥熟料堿含量較難控制。廠家常常通過調整粉煤灰等低堿材料含量來控制堿含量，這時一定要注意水泥強度會因此而損失一部分。

3.1.2水泥入罐溫度過高。這是由于水泥廠把新出廠的水泥直接交付工地使用造成的，發現這種現象應該立即制止，水泥出廠后須存放10 d左右方可使用，讓殘留的f-Ca0徹底消解，才能保證水泥的安定性。

3.2粉煤灰

3.2.1細度不合格。用靜電收塵法的產量很低，廠家為了增加產量，經常會出現細度超標的現象。細度值越小，需水量越小。但是，粉煤灰的品質，應該首先關注燒失量和需水量比，細度不能作為評價粉煤灰質量的唯一標準。

3.2.2燒失量超標。粉煤灰中的未燃碳是有害成分，燒失量越大，含碳量越高，混凝土的需水量就越大，從而導致水膠比提高，嚴重影響了粉煤灰效用的充分發揮，同時粉煤灰燒失量過高會嚴重影響對混凝土中含氣量的控制。粉煤灰的含碳量與鍋爐性質和燃燒技術有關；同一臺設備生產的粉煤灰，其燒失量的大小與煤的品種及產地有關，電廠使用煤的產地，粉煤灰加工廠是很難控制的，所以在采購粉煤灰時應該確認電廠主要煤產地，以便適時掌握燒失量的變化。一般情況下，用同一產地的煤生產的粉煤灰，表觀顏色越深，燒失量越大。

3.2.3混凝土含氣量變化。粉煤灰質量出現波動時，會導致混凝土含氣量超標。粉煤灰的燒失量對混凝土的含氣量影響很大，所以抗凍混凝土要盡量降低粉煤灰的燒失量。

3.2.4使用濕排灰和陳灰。濕排灰在排放過程中加入了一定量的水，含水率大于3%；陳灰是指露天存放的粉煤灰，含水率很高。濕排灰和陳灰使用價值不高，在高速鐵路上應該嚴禁直接使用。

3.3礦粉

3.3.1細度超標。礦粉細度較低時，隨著摻量的增大，泌水性增大；礦粉對混凝土的干縮影響不大，但超細礦粉（比表面積>500m2/kg）會增加棍凝土的收縮開裂。比表面積應控制在350-500m2/kg范圍內。

3.3.2活性指數不夠。如果試件7天強度低于設計強度的75%，基本上可以斷定礦粉活性指數不夠，要警惕供應商用低標號礦粉冒充高標號礦粉。

3.4硅粉

3.4.1溫度變形。硅灰的高活性使混凝土溫度升高提前，對混凝土早期開裂有促進作用。

3.4.2水泥漿變稠。硅灰的需水量比較大，若摻量過大，水泥漿就會變得十分黏稠，影響拌和和澆筑。

3.4.3混凝土自收縮。硅灰的高活性和大比表面積促進了混凝土自收縮的發生，導致早期收縮過大的問題。

4 結語

4.1各種材料使用時的摻量嚴格按照設計和施工配合比實施，配置超高強混凝土時，嚴格控制摻量。

4.2嚴格控制添加量，若過量添加會造成混凝土的泌水、離析。

參考文獻

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