客运专线高性能混凝土配合比设计与试验研究

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1、试验研究客运专线高性能混凝土配合比设计与试验研究黪谢凯军郭小安赵洪学刘永宏／(中国水利水电第三工程局有限公司)【摘要】高速铁路高性能混凝土配合比设计理念的核t在于首先考虑混凝土耐久性，重点强调在混凝土耐久性实现过程中掺入粉煤灰的年限及混凝土结构所处环境，从而使混凝土达到设计lOo年使用寿命。矿渣粉、掺合料及聚羧酸系高效减水剂等关键技术来提高混凝土抗氯离子渗透、抗裂和抗冻洼能，并采取了限制原材料碱含量和氯离子含量等措施来预防混凝土发生碱一骨料反应并口钢筋锈蚀，从而确保了混凝土耐久性。结合混凝土工作性、高强度、体积稳定性和经济性等特，点，引入_不同计算方法来佐证配合比设计的合理性，通过配合比设计及

2、实例应用，发现上述方法是一种科学、合理≯准确的设计方法。【关键词】高速铁路高性能混凝土配合比设计应用一表1混凝土结构的使用年限级别1前言设计使用年限级别设计使用年限100年京沪高速铁路是“中长期铁路网规划”中投资规模6O年最大、技术含量最高的一项工程，也是我国第一条具有3O年世界先进水平的高速铁路，正线全长约1318km，与已有(2)所处的环境类别以及作用等级见表2～表4。京沪铁路的走向大体并行，全线为新建双线，设计时速表2碳化环境350km，初期运营时速300km，最高时速可达380kin。共设置21个客运车站。计划2011年底投入运营，争取环境作用等级环境条件特征室内年平均相对湿度<6O％

3、2011年6月建成通车。T1长期在水下(不包括海水)或土中高速铁路高性能混凝土是以耐久性作为设计的主要T室内年平均相对湿度≥6O指标，其耐久性指标涉及混凝土的抗裂性、护筋性、耐2室外环境蚀性、抗冻性、耐磨性及抗碱一骨料反应性能等。为提高京沪高速铁路混凝土耐久性，采用普通原材料，严格表3化学侵蚀环境施工工艺，通过掺矿物掺合料及外加剂进行高性能混凝化学侵蚀类型环境作用等级土配合比的设计、试配及施工控制，配制而成具有高耐H1H2久性、低徐变、体积稳定性的综合性能优良的混凝土，环境水中S一含量(mg／I)≥200>600使混凝土耐久性得到保证。≤600≤3000硫酸盐强透水性环境土中S()；含≥200

4、0>3000侵蚀量(mg／kg)~3000≤120002高速铁路高性能混凝土耐久性设计技术弱透水性环境土中S(含≥3000<12000指标量(mg／kg)≤12000≤24000盐类结≥2000晶侵蚀环境土中S(]《一含量(rng／)~3000混凝土耐久性指标是根据结构的设计使用年限、所处的环境类别以及作用等级而确定。就京沪高速铁路三酸性侵蚀环境水中pH值≤6．5<5．5≥5．5≤4．5标段工程而言，由设计资料表明，混凝土所处环境为碳二氧化环境水中侵蚀性C()2含量≥15>4O化环境、化学侵蚀环境及冻融破坏环境，其耐久性有下碳侵蚀(mg／I)≤40≤100列几方面规定：镁盐侵蚀环境水中S【]；

5、一含量(mg／I)≥300>1000(1)设计使用年限见表1。≤1000≤3000·79·7K水电赶I2010·2亮、19飘表4冻融破坏环境2．2混凝土中氯离子总含量环境作用等级环境条件特征钢筋混凝土中氯离子总含量不应超过胶凝材料总量D】微冻地区+频繁接触水的0．01，预应力混凝土的氯离子总含量不应超过胶凝微冻地区+水位变动区材料总量的0．06。1)2严寒和寒冷地区+频繁接触水2．3混凝土的电通量微冻地区+氯盐环境+频繁接触水混凝土氯离子渗透环境下混凝土的电通量见表6。铁路混凝土工程主体结构型式见图】～图3。表6混凝土的电通量设计使用年限级别一(100年)二(60年)、(30年)

6、00~25o056d电通量C3O(C)～C45<1500~200o≥C50<1o00<15002．4抗冻性严寒地区、寒冷地区和微冻地区是根据其最冷月的平均气温划分的。严寒地区、寒冷地区和微冻地区最冷月的图1桥梁平均气温分别按≤一8℃，一8℃<<一3℃和一3℃≤f≤2．5~C进行划分。京沪高速铁路三标段工程混凝土所处微冻地区+频繁接触水及微冻地区+水位变化区(河流、湖泊)冻融破坏环境，环境作用等级为D1、D2环境，河流、湖泊内干湿交替墩、承台冻融循环为300次，C50预制箱梁高性能混凝土冻融循环200次后，重量损失均不应超过5Yo，相对动弹模量不应低于6O。2．5抗裂性图2隧道箱梁C5O预应力高

7、性能混凝土抗裂性试件表面非受力裂缝平均宽度不应大于0．2mm。混凝土的体积稳定性，混凝土收缩率宜小于350Yo。3高速铁路混凝土原材料的优选3．1水泥的选择为保证其混凝土耐久性，水泥选用其水化热较小图3涵洞的普通硅酸盐水泥，水泥主要控制技术指标：比表面积≤350m2／kg，游离Ca()≤1．0％，碱含量≤0．080；2．1高性能混凝土抗碱一骨料反应性能指标C{A≤8，氯离子不宜大于0．010(钢筋