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)我國高速鐵路的建設(shè)。

1 高速鐵路中高性能混凝土對外加劑的相關(guān)技術(shù)要求

我國鐵道部于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減水劑的要求。

2 鐵路工程中對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，主要是針對我國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)都滿足了我國對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，起止樁號為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)制簡支鐵路箱梁，線路長度11.222km，全部為橋梁工程，投資約5 億元。該工程的施工環(huán)境為二級化學(xué)侵蝕環(huán)境（H2）和二級碳化環(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。工程在對試件進(jìn)行現(xiàn)場抽樣檢查的時(shí)候，測得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)圖紙中對高速鐵路無碴軌道的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁的要求，設(shè)計(jì)的混凝土參數(shù)有：（1）強(qiáng)度等級為C50；（2）28 天的電通量應(yīng)該小于1000C；（3）坍落度范圍是160～200mm。對混凝土的現(xiàn)場配置參數(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

該橋的總長是3126.96 米，主橋的寬度使13 米，簡支梁的規(guī)格為 10×32m、連續(xù)剛構(gòu)為(80m+3×145m+80m)、簡支箱梁15×61m，連續(xù)梁為 (48m+80m+48m) 、簡支梁規(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，3 座特大橋，全長為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）我國對高速鐵路設(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對混凝土的設(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，為我國高速鐵路的施工創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益，推動(dòng)了我國混凝土技術(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。