CCM復合摻合料混凝土在高鐵現(xiàn)澆梁中的應用

孫成銘，李保明

（中鐵十二局四公司,陜西 西安 710021）

1 引言

京滬高鐵全長1318公里，多為高架線路，預計2010年底投入運營，面臨著工期緊張、施工難度大、質(zhì)量要求嚴的難題。經(jīng)京滬高鐵總指揮部組織，中鐵十二局四公司以京滬高鐵四標段淮河特大橋為試驗工程，采用CCM摻合料進行了基于早期張拉的混凝土現(xiàn)澆梁試驗。該工程段位于安徽省蚌埠市龍子湖區(qū)境內(nèi)，跨越既有京滬上行貨運線及蚌東聯(lián)絡線。設計采用一聯(lián)（32+48+32）m預應力混凝土連續(xù)梁，全長113.5m，箱梁采用單箱單室斜腹式截面，梁高3.25m，箱梁底寬5.4m，橋面寬12.0m，梁體采用三向預應力體系，梁部采用掛籃法懸臂澆筑施工。工程施工難度大，工期緊張，成為京滬高鐵四標段節(jié)點工程之一。

目前客運專線橋梁用高性能混凝土的礦物摻合料絕大部分為粉煤灰或磨細礦渣粉，其早期強度提升較慢，一般在混凝土灌筑5d左右達到設計的彈性模量和抗壓強度后進行初張拉，在現(xiàn)澆梁施工中對工期進度的影響很大。本研究采用北京樂宇英泰科技有限公司提供的CCM復合摻合料進行現(xiàn)澆梁施工，以物理方式提高混凝土早強，減少用水量，在滿足高速鐵路梁混凝土工作性能的前提下，顯著縮短了達到預張拉和初張拉的時間，實現(xiàn)了早期張拉，解決了現(xiàn)澆梁施工因混凝土早期強度低而延誤工期的難題。

2 主要研究內(nèi)容

2.1 研究目標

以混凝土新配合比施工的現(xiàn)澆梁工程應滿足以下環(huán)境條件的要求：

（1）線路等級：高速鐵路；

（2）設計速度：設計最高運行速度350km/h；

（3）環(huán)境類別及作用等級：一般大氣條件下無防護措施的地面結(jié)構(gòu)，環(huán)境類別為碳化環(huán)境，作用等級為T1、T2；

（4）設計使用年限：正常使用條件下梁體結(jié)構(gòu)設計使用壽命100年；

（5）地震烈度：地震烈度為Ⅶ度、地震動峰值加速度0.1g。

2.2 配合比的確定

參照供貨方提供的經(jīng)驗值，即CCM復合摻合料摻量占膠凝材料的20%，等量替代水泥膠凝材料，并根據(jù)實際情況對配合比進行調(diào)整，使混凝土配合比滿足梁體的技術(shù)條件。

2.3 主要技術(shù)指標

1）混凝土工作性能

混凝土拌合物應具有良好的工作性能，即具有良好的流動性和坍落度等，以保證混凝土拌合物易于在短時間內(nèi)儲存、運輸并易于澆注和搗實，從而保證混凝土的施工質(zhì)量，獲得均勻密實的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2）混凝土耐久性

京滬高鐵梁的設計使用壽命為100年?；炷量箖鲂栽嚰趦鋈谘h(huán)次數(shù)300次后，重量損失不應超過5%、相對動彈性模量不應低于60%；混凝土抗?jié)B性試件的抗?jié)B等級不應小于P20；混凝土抗氯離子滲透性試件的氯離子滲透電量不應大于1200C，當處于含氯鹽環(huán)境時，氯離子滲透電量不應大于1000C。

3）混凝土力學性能

混凝土強度等級應不低于設計強度，彈性模量不低于設計值。

3 新混凝土的拌制及試驗結(jié)果

在實驗室試驗的基礎(chǔ)上進行方案優(yōu)選，確定施工用配合比，具體步驟如下：

3.1 原材料的選擇及技術(shù)性能

1）水泥選用海螺牌P·O42.5普通硅酸鹽水泥。

2）細骨料選用蚌埠池河（女珊瑚）中砂。

3）預應力混凝土粗骨料為堅硬耐久的碎石。

4）外加劑選用聚羧酸高性能減水劑

5）拌合用水符合現(xiàn)行國家《混凝土拌合用水標準》（JGJ63）的要求。

6）摻合料選用某公司提供的CCM復合摻合料，該摻合料含兩種以上礦物材料，其特性為低活性、超細，在混凝土中作用的主要機理在于依靠物理方法填充混凝土漿體內(nèi)部孔隙，提高混凝土密實度；與其他摻合料相比，摻加這種超細摻合料后可顯著降低用水量，減少水泥用量，降低混凝土水化溫升，減少收縮，提高漿體硬化后的密實度和強度，保證混凝土硬化后具有良好的綜合性能。表1為實測的CCM復合摻合料技術(shù)性能參數(shù)。

表1 CCM復合摻合料技術(shù)性能

表2 現(xiàn)澆梁混凝土配合比

表3 混凝土拌合物性能

表4 混凝土耐久性參數(shù)

表5 混凝土強度及彈性模量參數(shù)

以上原材料中，除CCM復合摻合料外，其余各項原材料技術(shù)性能都應符合客運專線高性能混凝土暫行技術(shù)條件的規(guī)定。

3.2 預應力高性能混凝土配合比的確定

參照供貨方提供的經(jīng)驗值，并根據(jù)實際情況進行調(diào)整，經(jīng)過大量的實驗，確定混凝土的配合比如表2所示：

3.3 試驗結(jié)果及分析

3.3.1 混凝土拌合物性能

根據(jù)《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》測量混凝土拌合物性能，結(jié)果如表3所示。從表中可以看到混凝土拌合物無泌水，和易性良好，具有良好的攪拌和振搗效果，完全可以滿足從拌合、運輸?shù)焦嘀?、振搗工序?qū)炷凉ぷ餍缘囊蟆?/p>

3.3.2 混凝土耐久性指標

表4為按《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》標準進行的混凝土耐久性能試驗結(jié)果。從表中可以看到混凝土材料的抗凍性、抗裂性、抗?jié)B性等參數(shù)均滿足標準規(guī)定的要求。

3.3.3 混凝土強度及彈性模量

表5為使用CCM復合摻合料時制作的混凝土標準試塊（150mm×150mm×150mm）在標準養(yǎng)護條件下的抗壓強度、彈性模量試驗數(shù)據(jù)。從表中可以看到，標養(yǎng)條件下，3d平均抗壓強度超過50MPa，彈性模量超過40GPa，標養(yǎng)28d抗壓強度不低于64MPa，28d彈性模量不低于43GPa。試驗結(jié)果表明，采用CCM復合摻合料的混凝土力學性能可以滿足高速鐵路橋梁的要求。

3.3.4 結(jié)果分析

新制已加CCM復合摻合料的混凝土與未加CCM復合摻合料的混凝土相比，其達到脫模強度的時間縮短了一半以上，我們在施工現(xiàn)場養(yǎng)護環(huán)境下，創(chuàng)造了2d達到30MPa（設計強度的60%）拆模強度、3d達到50MPa（設計強度的100%）的施工紀錄?；炷猎缙趶姸鹊奶嵘?，為縮短預張拉、初張拉齡期、實現(xiàn)早期張拉創(chuàng)造了必要條件。

此外，由于CCM復合摻合料替代等量水泥的超細粉體在拌合物中有很好的分散效應和形貌效應，具有改善工作性、減少坍落度損失的作用，可保證混凝土梁外觀平滑、光潔、美觀。

4 結(jié)論

綜上所述，以CCM復合摻合料等量替代部分水泥所配制的新型混凝土，通過骨料-基材的牢固粘結(jié)和結(jié)構(gòu)內(nèi)部密實度的提高，有效地實現(xiàn)了用水量的降低和早期強度的提高；新型混凝土不僅工作性、耐久性，力學性能等各項指標均滿足高速鐵路混凝土梁的技術(shù)條件要求，而且具有理想的早強性能，為解決高速鐵路梁工程施工中因普通摻合料混凝土早期強度提升緩慢而延誤工期的難題提供了一種切實可行的途徑。