高速鐵路無砟軌道支承層配合比設(shè)計(jì)

農(nóng)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(shè)計(jì)，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(yōu)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(fēng)險(xiǎn)，提高支承層耐久性能。

關(guān)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(biāo)段(D3K366+860～D3K429+154.54=D3K432 +924.235)無砟軌道支承層，設(shè)計(jì)使用年限為100年，所處環(huán)境為碳化環(huán)境，環(huán)境作用等級(jí)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(jí)公路中的基層有相似之處，即應(yīng)具備一定的承力，擴(kuò)散應(yīng)力和抗彎折能力，因此作為支承層材料要有很好的體積穩(wěn)定性，支承層材料要進(jìn)行嚴(yán)格的配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，優(yōu)選出最佳的配合比進(jìn)行指導(dǎo)施工。

1 支承層配合比設(shè)計(jì)

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(jù)施工方法對(duì)材料稠度的要求進(jìn)行分類。在滿足基本性能的前提下，支承層材料的配制應(yīng)遵循一個(gè)基本原則，即采用較少的膠凝材料和較少的用水量?！犊瓦\(yùn)專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術(shù)條件》中規(guī)定，支承層材料的技術(shù)條件應(yīng)符和下列規(guī)定：

表一支承層材料的技術(shù)要求[1]

■

1.1 設(shè)計(jì)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(xì)骨料：廣西桂林全州河砂

粗骨料：桂林市靈川大風(fēng)東碎石場(chǎng)

粉煤灰：大唐華銀金竹山電廠II級(jí)粉煤灰

以上原材料技術(shù)要求為進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)要求，復(fù)檢時(shí)需進(jìn)行全項(xiàng)目的委外檢驗(yàn)。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

水硬性混合料設(shè)計(jì)

1.2.1 確定混合料中各種材料的摻配比例：

根據(jù)《客運(yùn)專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術(shù)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(xì)骨料為=60%：40%，粗骨料采用二級(jí)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(gè)含水量按《TB10424-2010》進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)[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(jù)混合料干密度和各材料摻配比例計(jì)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(gè)配合比進(jìn)行，其他兩個(gè)以基準(zhǔn)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(shè)計(jì)

1.3.1 確定水膠比

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

1.3.2 選取用水量

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

1.3.3 計(jì)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(jì)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(jì)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(gè)配合比進(jìn)行，其他兩個(gè)以基準(zhǔn)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(yàn)性能

①經(jīng)試拌，水硬性混合料配合比的試驗(yàn)性能見下表：

■

②經(jīng)試拌，低塑性水泥混凝土配合比的試驗(yàn)性能見下表：

■

1.3.9 理論配合比確定

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，在滿足設(shè)計(jì)和施工要求的條件下，本著經(jīng)濟(jì)節(jié)約、優(yōu)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(jié)

對(duì)于支承層材料的強(qiáng)度，以往的規(guī)范往往提出一個(gè)最低要求，即潛在的認(rèn)為強(qiáng)度越高越好，至少在驗(yàn)收的時(shí)候是這樣的?，F(xiàn)行的暫行技術(shù)條件對(duì)強(qiáng)度提出了一個(gè)范圍的要求，主要目的是希望適當(dāng)?shù)目刂撇牧现械哪z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(fēng)險(xiǎn)。支承層材料的收縮主要與漿體用量和密實(shí)度有關(guān)，漿體用量越少，密實(shí)度越高，構(gòu)件收縮值越小?？蓞⒄找陨吓浜媳仍囼?yàn)流程，優(yōu)選出稠度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、收縮率等性能合格的支承層材料配合比。

參考文獻(xiàn)：

[1]科技基[2008]74號(hào)，客運(yùn)專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術(shù)條件.

[2]TB10424-2010，鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn).

[3]TB10102-2010，鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)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(shè)計(jì)，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(yōu)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(fēng)險(xiǎn)，提高支承層耐久性能。

關(guān)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(biāo)段(D3K366+860～D3K429+154.54=D3K432 +924.235)無砟軌道支承層，設(shè)計(jì)使用年限為100年，所處環(huán)境為碳化環(huán)境，環(huán)境作用等級(jí)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(jí)公路中的基層有相似之處，即應(yīng)具備一定的承力，擴(kuò)散應(yīng)力和抗彎折能力，因此作為支承層材料要有很好的體積穩(wěn)定性，支承層材料要進(jìn)行嚴(yán)格的配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，優(yōu)選出最佳的配合比進(jìn)行指導(dǎo)施工。

1 支承層配合比設(shè)計(jì)

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(jù)施工方法對(duì)材料稠度的要求進(jìn)行分類。在滿足基本性能的前提下，支承層材料的配制應(yīng)遵循一個(gè)基本原則，即采用較少的膠凝材料和較少的用水量?！犊瓦\(yùn)專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術(shù)條件》中規(guī)定，支承層材料的技術(shù)條件應(yīng)符和下列規(guī)定：

表一支承層材料的技術(shù)要求[1]

■

1.1 設(shè)計(jì)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(xì)骨料：廣西桂林全州河砂

粗骨料：桂林市靈川大風(fēng)東碎石場(chǎng)

粉煤灰：大唐華銀金竹山電廠II級(jí)粉煤灰

以上原材料技術(shù)要求為進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)要求，復(fù)檢時(shí)需進(jìn)行全項(xiàng)目的委外檢驗(yàn)。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

水硬性混合料設(shè)計(jì)

1.2.1 確定混合料中各種材料的摻配比例：

根據(jù)《客運(yùn)專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術(shù)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(xì)骨料為=60%：40%，粗骨料采用二級(jí)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(gè)含水量按《TB10424-2010》進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)[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(jù)混合料干密度和各材料摻配比例計(jì)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(gè)配合比進(jìn)行，其他兩個(gè)以基準(zhǔn)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(shè)計(jì)

1.3.1 確定水膠比

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

1.3.2 選取用水量

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

1.3.3 計(jì)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(jì)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(jì)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(gè)配合比進(jìn)行，其他兩個(gè)以基準(zhǔn)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(yàn)性能

①經(jīng)試拌，水硬性混合料配合比的試驗(yàn)性能見下表：

■

②經(jīng)試拌，低塑性水泥混凝土配合比的試驗(yàn)性能見下表：

■

1.3.9 理論配合比確定

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，在滿足設(shè)計(jì)和施工要求的條件下，本著經(jīng)濟(jì)節(jié)約、優(yōu)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(jié)

對(duì)于支承層材料的強(qiáng)度，以往的規(guī)范往往提出一個(gè)最低要求，即潛在的認(rèn)為強(qiáng)度越高越好，至少在驗(yàn)收的時(shí)候是這樣的?，F(xiàn)行的暫行技術(shù)條件對(duì)強(qiáng)度提出了一個(gè)范圍的要求，主要目的是希望適當(dāng)?shù)目刂撇牧现械哪z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(fēng)險(xiǎn)。支承層材料的收縮主要與漿體用量和密實(shí)度有關(guān)，漿體用量越少，密實(shí)度越高，構(gòu)件收縮值越小?？蓞⒄找陨吓浜媳仍囼?yàn)流程，優(yōu)選出稠度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、收縮率等性能合格的支承層材料配合比。

參考文獻(xiàn)：

[1]科技基[2008]74號(hào)，客運(yùn)專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術(shù)條件.

[2]TB10424-2010，鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn).

[3]TB10102-2010，鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)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(shè)計(jì)，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(yōu)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(fēng)險(xiǎn)，提高支承層耐久性能。

關(guān)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(biāo)段(D3K366+860～D3K429+154.54=D3K432 +924.235)無砟軌道支承層，設(shè)計(jì)使用年限為100年，所處環(huán)境為碳化環(huán)境，環(huán)境作用等級(jí)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(jí)公路中的基層有相似之處，即應(yīng)具備一定的承力，擴(kuò)散應(yīng)力和抗彎折能力，因此作為支承層材料要有很好的體積穩(wěn)定性，支承層材料要進(jìn)行嚴(yán)格的配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)，優(yōu)選出最佳的配合比進(jìn)行指導(dǎo)施工。

1 支承層配合比設(shè)計(jì)

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(jù)施工方法對(duì)材料稠度的要求進(jìn)行分類。在滿足基本性能的前提下，支承層材料的配制應(yīng)遵循一個(gè)基本原則，即采用較少的膠凝材料和較少的用水量?！犊瓦\(yùn)專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術(shù)條件》中規(guī)定，支承層材料的技術(shù)條件應(yīng)符和下列規(guī)定：

表一支承層材料的技術(shù)要求[1]

■

1.1 設(shè)計(jì)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(xì)骨料：廣西桂林全州河砂

粗骨料：桂林市靈川大風(fēng)東碎石場(chǎng)

粉煤灰：大唐華銀金竹山電廠II級(jí)粉煤灰

以上原材料技術(shù)要求為進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)要求，復(fù)檢時(shí)需進(jìn)行全項(xiàng)目的委外檢驗(yàn)。

1.2 配合比設(shè)計(jì)

水硬性混合料設(shè)計(jì)

1.2.1 確定混合料中各種材料的摻配比例：

根據(jù)《客運(yùn)專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術(shù)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(xì)骨料為=60%：40%，粗骨料采用二級(jí)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(gè)含水量按《TB10424-2010》進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)[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(jù)混合料干密度和各材料摻配比例計(jì)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(gè)配合比進(jìn)行，其他兩個(gè)以基準(zhǔn)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(shè)計(jì)

1.3.1 確定水膠比

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

1.3.2 選取用水量

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

1.3.3 計(jì)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(jì)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(jì)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(gè)配合比進(jìn)行，其他兩個(gè)以基準(zhǔn)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(yàn)性能

①經(jīng)試拌，水硬性混合料配合比的試驗(yàn)性能見下表：

■

②經(jīng)試拌，低塑性水泥混凝土配合比的試驗(yàn)性能見下表：

■

1.3.9 理論配合比確定

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，在滿足設(shè)計(jì)和施工要求的條件下，本著經(jīng)濟(jì)節(jié)約、優(yōu)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(jié)

對(duì)于支承層材料的強(qiáng)度，以往的規(guī)范往往提出一個(gè)最低要求，即潛在的認(rèn)為強(qiáng)度越高越好，至少在驗(yàn)收的時(shí)候是這樣的?，F(xiàn)行的暫行技術(shù)條件對(duì)強(qiáng)度提出了一個(gè)范圍的要求，主要目的是希望適當(dāng)?shù)目刂撇牧现械哪z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(fēng)險(xiǎn)。支承層材料的收縮主要與漿體用量和密實(shí)度有關(guān)，漿體用量越少，密實(shí)度越高，構(gòu)件收縮值越小。可參照以上配合比試驗(yàn)流程，優(yōu)選出稠度、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、收縮率等性能合格的支承層材料配合比。

參考文獻(xiàn)：

[1]科技基[2008]74號(hào)，客運(yùn)專線鐵路無砟軌道支承層暫行技術(shù)條件.

[2]TB10424-2010，鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn).

[3]TB10102-2010，鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程.

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