簡析鐵路高性能混凝土原材料及其選用

朱蕓

摘要：在我國鐵路建設(shè)的逐漸發(fā)展的今天，高性能混凝土作為一種新技術(shù)得到了寬廣的使用。本文筆者根據(jù)多年鐵路橋梁施工實踐經(jīng)驗，總結(jié)了高性能混凝土的有關(guān)情況，對高性能混凝土選材時應(yīng)注意的問題給出了相應(yīng)的要求，以期有所幫助。

關(guān)鍵詞：鐵路高性能混凝土；原材料；選用

很多的發(fā)達(dá)國家在上個世紀(jì)80年代就給出了高性能混凝土的概念，也就是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計相關(guān)概念，高性能混凝土的主要性能設(shè)計是以耐久性為基礎(chǔ)的，能夠使基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)工程的使用年限達(dá)到100多年。這是一個性能相對良好、體積穩(wěn)定、力學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)的新型技術(shù)混凝土。

1.概述

高性能混凝土（hpc）是在傳統(tǒng)的普通混凝土構(gòu)件中引入礦物混合物、高性能減水劑和空氣夾雜物。生產(chǎn)單位與普通單位一樣，具有水泥用量低、含氣量高（有益氣泡）、用水量低、水灰比低的特點(diǎn)。本文結(jié)合混凝土施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)軌，根據(jù)作者的工程經(jīng)驗使用《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》（TB10424-2018）、《鐵路混凝土》（TB/T3275-2018）、《聚羧酸系高性能減水劑》（JG/T223-2007）的技術(shù)參考指南。

根據(jù)筆者多年高性能混凝土的施工經(jīng)驗，對于聚羧酸這種高性能的減水劑，需要混凝土的工作性能和力學(xué)性能得到改善、高耐久性、高體積穩(wěn)定性和高減水率和優(yōu)化砂率為基礎(chǔ)，然后再進(jìn)一步的推廣使用聚羧酸高性能減水劑和引氣劑，因此很大程度上增強(qiáng)了局部粉煤灰和礦渣粉摻量。

2高性能混凝土原材料的選用

2.1水泥

對于水泥的選擇，需要使用通用的硅酸鹽水泥、低堿水泥，另外最好不要使用早強(qiáng)水泥；C30及以上混凝土應(yīng)采用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥；其性能指標(biāo)符合《鐵路混凝土》（TB/T 3275-2018）、《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）的規(guī)定。還應(yīng)滿足：比表面積（300-350）㎡/kg，C3A、堿含量等化學(xué)指標(biāo)應(yīng)定期進(jìn)行型式檢驗。

2.2粉煤灰

粉煤灰采用C50及以上（F類I級）混凝土用粉煤灰。各項指標(biāo)均符合《鐵路混凝土》（TB/T3275-2018）、《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2017）的有關(guān)規(guī)定。每批粉煤灰需要有質(zhì)保書或檢驗報告。對于粉煤灰的運(yùn)輸和儲存，需要對其有清晰的標(biāo)記，防止出現(xiàn)其與水泥或者另外的粉料混合在一起。

2.3磨細(xì)礦渣粉

作為高性能混凝土的摻合料磨細(xì)礦渣粉，可增強(qiáng)混凝土的多種性能。混凝土的不斷密室是隨著礦渣顆粒的充填作用而生成的，混凝土的抗水滲透、抗氯離子滲透性能得到增強(qiáng)，同時對混凝土耐久性有所改善。

水泥混凝土對海水的耐蝕性有所增強(qiáng)，所以在抗海水工程中得到了廣泛的使用；由于堿-骨料反應(yīng)會在混凝土中發(fā)生，加入礦渣粉可以有效抑制堿-骨料反應(yīng)，提高了反堿-骨料反應(yīng)的性能，進(jìn)一步提高了高性能混凝土的耐久性。

高性能混凝土使用的礦渣粉性能指標(biāo)必須滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，如氯離子含量、比表面積、活性指數(shù)、密度、燒失量、三氧化硫含量、氧化鎂含量、含水量等。

2.4細(xì)骨枓

選用天然河砂為細(xì)骨料，需要保證中粗砂、低吸水、孔隙度在合理范圍之內(nèi)，質(zhì)地堅固。

確保河砂等級分布為II區(qū)，標(biāo)稱顆粒尺寸（0-5）mm，篩上的累計篩余符合相關(guān)要求。河砂的選擇應(yīng)以含泥量和泥塊含量為依據(jù)。在對河砂進(jìn)行清洗后，必須保證標(biāo)稱直徑0.315毫米篩孔顆粒含量比占總重量的15%以上。

河砂需要達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如硫化物和硫酸鹽含量、泥含量、泥含量、顆粒分級、輕物質(zhì)含量、云母含量、氯離子含量、堿活性和有機(jī)物含量。細(xì)骨料應(yīng)試驗活性堿，在試驗期間確定河砂的類型和礦物成分?？焖偕皾{的膨脹率應(yīng)根據(jù)TB/T29221-1998《鐵路混凝土用骨料堿活性試驗方法巖相法》和《鐵路混凝土骨料堿活性試驗方法快速砂漿棒法》進(jìn)一步進(jìn)行試驗。

關(guān)于機(jī)制砂的使用：在達(dá)到各項河砂指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，采用人工機(jī)制砂，需要控制石粉含量和粉碎指標(biāo)值。

2.5粗骨枓

粗骨料的選材要求也必須符合相關(guān)的要求的，其骨料需要有合理的層次、形狀好的晶粒、均勻堅固質(zhì)地、線性膨脹系數(shù)小的才可以符合要求。粗集料級配符合單粒級或連續(xù)級配標(biāo)準(zhǔn)。粗骨料的各項技術(shù)要求符合《鐵路混凝土》、《建設(shè)用卵石、碎石》的規(guī)定來進(jìn)行選擇。

高性能混凝土在選用碎石要滿足有關(guān)要求，如氯離子含量、緊密空隙率、針片狀顆粒含量、壓碎指標(biāo)值、巖石抗壓強(qiáng)度、含泥量、顆粒級配、硫化物及硫酸鹽含量、堅固性、堿活性、吸水率及巖石抗壓強(qiáng)度等方面。

2.6聚羧酸高性能減水劑及引氣劑

在制備高性能混凝土?xí)r，選用聚羧酸減水劑、引氣劑作為添加劑。它已經(jīng)在許多現(xiàn)代混凝土工程中得到了應(yīng)用。

高性能減水劑市場中的多羧酸體系是以具有分散機(jī)制的水泥分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，高度分散的。聚羧酸高性能減水劑具有許多優(yōu)點(diǎn)，混凝土對坍落度損失較小、混凝土和易性良好，因為聚羧酸高性能減水劑的合成工藝，水泥適應(yīng)寬分子結(jié)構(gòu)對自由度的影響較大，混凝土收縮減小，降低了有害物質(zhì)含量，混凝土耐久性好且減水率很高，降低了混凝土的水灰比，在保證強(qiáng)度滿足的前提下，可以采用磨砂渣粉、粉煤灰等摻合料代替水泥，使混凝土的密實度得到提高，可對混凝土耐久性進(jìn)行增強(qiáng)，新拌混凝土工作性能良好。摻外摻料時，輔以減水劑，可使混凝土結(jié)合力、保水性、工作性能更佳。

為了能夠進(jìn)一步的增強(qiáng)混凝土的流動性，通常情況下選用的引氣劑向混凝土中引入穩(wěn)定、均勻分布和閉合的微小氣泡，進(jìn)一步提高混凝土的流動性。在聚羧酸系高性能減水劑市場上，許多廠家未能對減水劑進(jìn)行消泡和引氣，造成向混凝土中引入有害氣泡，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

鐵路用混凝土外加劑一般采用聚羧酸系高性能減水劑，各項指標(biāo)符合《鐵路混凝土》（TB/T3275-2018）、《聚羧酸系高性能減水劑》（JG/T223-2007）、《混凝土外加劑》（GB8076-2008）等有關(guān)規(guī)定。

新進(jìn)減水劑在使用前必須按《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》（GB50119-2013）要求與水泥做相容性檢驗。在運(yùn)輸和儲存過程中，減水劑不得與雜物混合。如存放時間過長，或會影響品質(zhì)，應(yīng)于使用前重新包裝。使用前如需加入混合物，需使用循環(huán)泵攪拌均勻。

2.7拌和用水

混凝土拌和及養(yǎng)護(hù)用水均為地表水或飲用水，各項指標(biāo)均符合相關(guān)的《鐵路混凝土》和《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》的各項要求。

需要使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)的飲用水、地表水或者蒸餾水，對水質(zhì)進(jìn)行試驗，與蒸餾水相較，水泥的初凝時間、終凝時間的時間差不得超過30分鐘，而且從初凝、終凝時間需要滿足國家對水泥標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

水泥膠砂試件或混凝土試件的28d抗壓強(qiáng)度比不得低于相應(yīng)膠砂試件或混凝土試件（或國家標(biāo)準(zhǔn)飲用水）抗壓強(qiáng)度的90%。

對于混凝土拌合用水、養(yǎng)護(hù)用水，在其表面不可以有顯而易見漂浮的油脂和泡沫，也不應(yīng)有過于明顯的顏色和氣味。

3結(jié)束語

總之，基于外部環(huán)境、對工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計的高性能混凝土具有良好的耐久性。在原材料選型時必須謹(jǐn)慎，在前期工作中要做好選型工作，保質(zhì)保量、保證工程中使用的原材料符合鐵路高性能混凝土要求，確保工程施工質(zhì)量。

在施工過程中采用高性能混凝土可以提高構(gòu)件強(qiáng)度，降低現(xiàn)場混凝土的施工難度，提高耐久性，進(jìn)一步提高施工效率，節(jié)約后續(xù)維護(hù)成本。

參考文獻(xiàn)

[1]《鐵路混凝土》（TB/T3275-2018）

[2]《鐵路混凝土》（TB/T3275-2018）

[3]《混凝土用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63-2006）

（作者單位：中交第三航務(wù)工程局有限公司交建工程分公司）