聚羧酸高性能減水劑在高速鐵路高性能混凝土中的試驗(yàn)與應(yīng)用

何克亮

（中鐵二十局集團(tuán)第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151）

0 前言

為了加強(qiáng)聚羧酸高性能減水劑在高性能混凝土中的應(yīng)用我們應(yīng)該對(duì)其試驗(yàn)，使聚羧酸高性能減水劑發(fā)揮最大的效益，帶動(dòng)我國(guó)高速鐵路的建設(shè)。

1 高速鐵路中高性能混凝土對(duì)外加劑的相關(guān)技術(shù)要求

我國(guó)鐵道部于2005年9月的時(shí)候頒布了《施工質(zhì)量驗(yàn)收補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)高性能混凝土外加劑的各種性能做出了規(guī)定，并于2009年的時(shí)候?qū)υ摌?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修改，對(duì)外加劑提出了更加嚴(yán)格的要求。

同脂肪族、萘系以及氨基磺酸鹽等混凝土高效減水劑對(duì)比，聚羧酸高性能減水劑的梳狀分子結(jié)構(gòu)是非常獨(dú)特的，這種獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的分散能力，適用于多種水泥。與此同時(shí)，這種減水劑摻量較少，常用的摻量是0.15%～0.25%（按照固含量計(jì)，下同），一般工程中使用的量0.1%～0.4%之間，當(dāng)減水劑的摻加量在0.2%～0.4%之間的時(shí)候，混凝土前期的增強(qiáng)幅度早期可以達(dá)到30%～140%，后期可以達(dá)到20%～80%，減水率可以增加到20%～40%；除此之外這種減水劑還具有和易性好、綜合性能優(yōu)越、坍落度損失少以及無害雜質(zhì)少等優(yōu)先，這些優(yōu)點(diǎn)可以有效的提高混凝土的抗凍性和抗?jié)B性，對(duì)于配置高強(qiáng)度高性能混凝土有諸多益處。通過相應(yīng)的對(duì)比試驗(yàn)可以看出，聚羧酸高性能減水劑與萘系減水劑相比可以滿足高速鐵路對(duì)減水劑的要求。

2 鐵路工程中對(duì)TL-AH-1 型聚羧酸高性能減水劑的應(yīng)用

由山西鐵力建材有限公司生產(chǎn)的TL-AH-1 型聚羧酸高性能減水劑，主要是針對(duì)我國(guó)的高速鐵路中的高性能混凝土，這個(gè)產(chǎn)品的減水性能非常強(qiáng)大，用它所配制的混凝土在早期和后期的強(qiáng)度都非常大，其混凝土的耐久性高、滲透性低，以上優(yōu)點(diǎn)都滿足了我國(guó)對(duì)高鐵高性能混凝土外加劑的要求。

2.1 鄭萬鐵路四標(biāo)C30 混凝土的應(yīng)用

鄭萬鐵路河南段四標(biāo)二分部起于北汝河特大橋266#橋墩，終于萬州方向橋臺(tái)，起止樁號(hào)為DK146+763.82～DK157+986.1。在跨越凈腸河處設(shè)（32+48+32）m 連續(xù)梁，在跨S239 省道處設(shè)（48+80+48）m 連續(xù)梁，在跨紅旗渠處設(shè)（40+72+40）m 連續(xù)梁，在跨寧洛高速處設(shè)（64+112+64）m 連續(xù)梁，在跨S241 省道處設(shè)（40+64+40）m 連續(xù)梁，在跨孟寶鐵路處設(shè)（60+100+60）m 連續(xù)梁；共有6 聯(lián)連續(xù)梁施工，其余均為預(yù)制簡(jiǎn)支鐵路箱梁，線路長(zhǎng)度11.222km，全部為橋梁工程，投資約5 億元。該工程的施工環(huán)境為二級(jí)化學(xué)侵蝕環(huán)境（H2）和二級(jí)碳化環(huán)境（T2），由于工程施工環(huán)境的特殊性，外加劑的要求也相對(duì)較高。

該工程在施工的過程中，摻加的聚羧酸高性能減水劑是0.93%～1.20%，這樣不但可以滿足施工中對(duì)混凝土拌合物的要求，還可以使混凝土的耐久性和強(qiáng)度得到保障。工程在對(duì)試件進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢查的時(shí)候，測(cè)得28 天C30 泵送混凝土的強(qiáng)度都在39.4～43.4MPa 的范圍內(nèi)（見表1），28 天的電通量則是834～877C，以上數(shù)據(jù)都滿足T2、H2、 小于1200C 的要求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)和室內(nèi)的混凝土試驗(yàn)可以看出，這種聚羧酸高性能減水劑具有低氯離子含量、高減水率、低堿、強(qiáng)度高以及高工作性能等優(yōu)點(diǎn)。

表1 現(xiàn)場(chǎng)抽樣數(shù)據(jù)

2.2 鄭萬鐵路四標(biāo)混凝土試件強(qiáng)度和施工配合比應(yīng)用分析

鄭萬鐵路河南段四標(biāo)二分部施工過程中的試件的強(qiáng)度基本和設(shè)計(jì)強(qiáng)度一致，隨機(jī)抽查的試件強(qiáng)度和施工的配合比主要見表2。

表2 施工配合比與實(shí)際強(qiáng)度

2.3 鄭萬鐵路四標(biāo)C50 高性能混凝土的應(yīng)用

整個(gè)標(biāo)段使用的為高性能混凝土，其結(jié)構(gòu)的使用壽命為100年。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中對(duì)高速鐵路無碴軌道的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支箱梁的要求，設(shè)計(jì)的混凝土參數(shù)有：（1）強(qiáng)度等級(jí)為C50；（2）28 天的電通量應(yīng)該小于1000C；（3）坍落度范圍是160～200mm。對(duì)混凝土的現(xiàn)場(chǎng)配置參數(shù)主要見表3。根據(jù)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，我們可以看出混凝土拌合物的配合比都符合相應(yīng)的指標(biāo)，由于預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁在制作的過程中環(huán)節(jié)和施工工藝繁多、對(duì)周期要求高、梁體張拉強(qiáng)度高，因此通過各項(xiàng)指標(biāo)分析可以確定強(qiáng)度為C50-2 的水泥390kg/m3作為配合比。

表3 混凝土配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果

在高鐵施工的過程中，28 天混凝土的強(qiáng)度在 68.5～78.3MPa 范圍內(nèi)，且達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的137%～157%，在28 天彈性模量應(yīng)該為40GPa 左右，除此之外，電通量也可以達(dá)到設(shè)計(jì)的相關(guān)要求。

2.4 某高速鐵路特大橋的施工應(yīng)用

該橋的總長(zhǎng)是3126.96 米，主橋的寬度使13 米，簡(jiǎn)支梁的規(guī)格為 10×32m、連續(xù)剛構(gòu)為(80m+3×145m+80m)、簡(jiǎn)支箱梁15×61m，連續(xù)梁為 (48m+80m+48m) 、簡(jiǎn)支梁規(guī)格為31×32m。橋中使用的混凝土量使23.4 萬立方米，橋梁建成之后基本滿足高速通行的要求。

該大橋的墩、樁及承臺(tái)中聚羧酸高性能減水劑使用量巨大，施工中聚羧酸高性能減水劑制作的試驗(yàn)試件數(shù)據(jù)見表4，從63 組的抽查數(shù)據(jù)中可以看出實(shí)際的強(qiáng)度為設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 130%～176%；從56 天的耐久性指標(biāo)中看出電通量的設(shè)計(jì)值主要是800～2000C，而施工中的電通量只為362～627C；從28 天的觀察數(shù)據(jù)中可以看出，混凝土沒有明顯的裂紋，滿足設(shè)計(jì)要求。

表4 耐久性混凝土配合比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)結(jié)果

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2.5 貴廣鐵路GGTj-13 標(biāo)段中施工應(yīng)用

中交四航局承建的貴廣鐵路GGTj-13 施工段始于三水青岐涌，途徑三水南站，終于佛山機(jī)場(chǎng)周邊，主要經(jīng)過廣東省佛山市境內(nèi)。該施工段有9 座21.31km 的正線橋梁，1 座3.75km 隧道，路基長(zhǎng)度為13.61km，2 座車站（三水南站、佛山西站）；2 座4.516km 的橫江疏解區(qū)聯(lián)絡(luò)線橋梁，中基為2.688km；1 處箱梁制（存）梁場(chǎng)，3 座特大橋，全長(zhǎng)為11.5km 的北江特大橋。根據(jù)相應(yīng)的試驗(yàn)可以看出，高性能混凝土中使用聚羧酸高性能減水劑可以滿足設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)要求。

3 結(jié)束語

（1）我國(guó)對(duì)高速鐵路設(shè)計(jì)年限一般是100年，所以跟傳統(tǒng)的混凝土相比，高性能混凝土的耐久性基本滿足這個(gè)要求。高性能混凝土配制過程使用的原材料都為最優(yōu)質(zhì)的，但是高性能混凝土需要依賴減水劑來提高自身的性能，而聚羧酸系減水劑優(yōu)越的性能完全可以滿足施工過程中對(duì)高性能混凝土的要求。

（2）聚羧酸高性能減水劑跟萘系、氨基磺酸鹽以及脂肪族等高效減水劑相比分散性強(qiáng)且摻量少，與多種水泥都有良好的適配性。與此同時(shí)，加入該減水劑的混凝土坍落度損失小且性能優(yōu)越，對(duì)提高高性能混凝土性能具有較大的作用。

（3）TL-AH-1 聚羧酸高性能減水劑在我國(guó)鐵路工程中都有所應(yīng)用，經(jīng)試驗(yàn)可知，這些工程中的高性能混凝土都符合我國(guó)對(duì)混凝土的設(shè)計(jì)和施工要求。

綜上所述，在高性能混凝土中運(yùn)用聚羧酸高性能減水劑可以有效的提高施工中混凝土的質(zhì)量，為我國(guó)高速鐵路的施工創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，推動(dòng)了我國(guó)混凝土技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，給今后高速鐵路的建設(shè)提供了數(shù)據(jù)支持。