严寒地区高速铁路RPC-130活性粉末混凝土材料应用.pdf

38 1 前言 活性粉末混凝土（RPC）是一种新型结构材 料。1994 年法国首次公布使用 RPC 材料，该材 料有很高的抗压强度和抗剪强度及优良的耐久性 特性，具有高韧性、抗震和抗冲击性能；耐高温 性、耐火性及抗腐蚀能力远优于钢材。RPC 材 料强度等级可分为 200MPa 级、500MPa 级和 800MPa 级。其中 200MPa 级已有国外工程中应 用，500MPa、800MPa 级尚在研究和试配阶段。 RPC 活性粉末混凝土所用的原材料成本很高，是 普通混凝土的 4 倍以上，部分试验室偏重于 RPC 单项技术性能，忽略多方材料搭配均衡，造成了 不必要的材料浪费。 由于活性粉末混凝土复杂性、 技术保密性、高经济性等原因，严重影响了它在 实际工程中的应用。 哈齐客专是我国最严寒地区第一条高速铁 路，沿线最冷月平均气温均低于 -15，极端最 低温度 -36.8 -39.3，季节冻土深度 189 272cm；活性粉末混凝土材料能满足严酷的气候 条件要求，哈齐客专全线桥梁人行道挡板、电缆 槽盖板采用 RPC-130 活性粉末混凝土设计，要 求抗压强度 130MPa；抗折强度 18MPa；弹 性模量：Ec 48GPa；抗冻等级 F500；电通 量 40C1。 2 RPC130 配合比试验 RPC 活性粉末混凝土的配合比是活性混凝土 应用的核心，混凝土要满足各种技术指标。较低 的水胶比是活性粉末混凝土的特点，所以聚羧酸 减水剂要有较高的减少率，并与各种材料之间有 较好的相容性；水泥、粉煤灰、矿粉、微硅粉等 活性材料相互嵌入式填充增加活性混凝土的密实 性；大量使用粉煤灰、矿粉和微硅粉等工业废料 代替水泥，降低成本，满足工程经济性要求。 2.1 原材料要求 1）原材料供应须货源充足且质量稳定，有供 应商提供的出厂合格证及型式检验报告，并按照 有关检验项目、批次规定严格实施原材料进场检 验。 2）水泥宜采用品质稳定、强度等级不低于 42.5 低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥，最 好是采用早强水泥，水泥熟料中 C3A 含量不应大 于 8%，其他技术指标应符合 GB175-2007通 用硅酸盐水泥规定 1。 3）粉煤灰采用超细粉煤灰（级以上），活 性指数必须大于 65%，烧失量不大于 3%，三氧 化硫不大于 3%，需水量比不大于 95%，粉煤灰 的其他技术要求应符合 GB/T1596-2005用于水 泥和混凝土的粉煤灰规定。 4）磨细矿粉比表面积宜为 400 500m2 严寒地区高速铁路 RPC-130 活性粉末混凝土材料应用 High speed railway RPC- 130 reactive powder concrete material application 常 青（中铁十五局集团有限公司，河南 洛阳 471002） 摘 要：高速铁路电缆槽盖板采用 RPC-130 活性粉末混凝土，活性粉末混凝土是高技术、高成本混凝土，它具有的高 强度、高耐久性、高耐候性等特点，优于任何混凝土。通过对活性粉末混凝土配合比优化，调整活性粉末混凝土材料构成， 使活性粉末混凝土用料大众化、工艺简单化、成本经济化，对活性粉末混凝土材料推广和应用具有十分重要意义。 关键词：严寒；高速铁路；活性粉末混凝土；应用 Abstract：High-speed rail cable slot cover the RPC-130 reactive powder concrete,reactive powder concrete is high technology,high cost of concrete,it has the characteristics such as high strength,high durability, high weather resistance,better than any concrete.Through the optimization of reactive powder concrete mixture ratio,and adjustment of reactive powder concrete materials,make the popularization of reactive powder concrete materials,process simplification, cost economization,will be popularized and applied to the reactive powder concrete material has very important significance. Keywords：cold region；high speed railway；reactive powder concrete；application 中图分类号：TU528 文献标识码：B 文章编号：1003-8965（2014)01-0038-02 水泥与混凝土 39 kg，流动度比宜大于 100%，烧失量不大于 1%，其他技术要求应符合 GB/T18046-2008用 于水泥和混凝土的粒化矿渣粉规定，S95 矿粉 以上。 5）硅灰（微硅粉）是一种超细硅质粉体材 料，外观为灰或白色粉末，容重：200 250kg m3，硅灰中细度小于 1m 的占 80% 以上， 平均粒径在 0.1 0.3m，比表面积为 :20 28m2 g，要求 SiO2含量大于 93% 以上，其他 技术要求符合 GB/T21236-2007 要求。 6）骨料采用石英砂，分粗粒级石英砂（1.0 0.63 ）、中细粒径石英砂（0.63 0.16） 及超细粒径（0.16 以下）三个粒级，含泥量不大 于 0.5%，通过筛分析确定三种粒级的掺配比例， 确保材料是连续级配 1。 7）所用钢纤维应满足：直径 0.18 0.23 ， 长度 12 14 ，抗拉强度不得低于 2850MPa, 其他性能应满足 JG3064-1999钢纤维混凝土 技术要求。 8）外加剂采用高效聚羧酸减水剂，最好采用 早强型，固含量 30%，严禁加引气剂及氯盐类外 加剂，聚羧酸减水剂必须有良好的相容性，外加 剂掺量由试验确定，其他性能应满足 JG/T223- 2007聚羧酸系高性能减水剂技术要求。 9）消泡剂最好采用聚羧酸减水剂厂家自己的 消泡剂，本厂的产品相容性好，效果明显，掺量 为胶凝材料的 0.2。用磷酸三丁酯做消泡剂，掺 量经过试验确定，含气量宜控制 2% 以内。 10）拌合物用水应符合 JGJ63-2006混凝 土用水标准的要求。凡符合饮用标准的水，均 可使用。 2.2 配合比试验 1）其他高速铁路 RPC 活性粉末混凝土材料 用量见表 1。 （2）根据以往高速铁路试验经验，试验室经 过多次调试 , 在满足各项工作性、强度、耐久性 及经济性等要求情况下，最终确定各种原材料及 掺配比例见表 2。 2.3 试验过程 1） 试 件 制 作： 按 GB/T50081-2002, 采 用 60L 混凝土搅拌机，先将钢纤维和石英砂放进搅 拌机 3 分钟进行分散，然后加入胶凝材料干搅 3 分钟，再加入一半水和外加剂搅拌 3 分钟，最后 加入另一半水搅拌 3 分钟，按规定测定塌落度和 扩展度 2。 （1) 将拌合物一次装入试模，装料时应用抹 刀沿各试模壁插捣，并使拌合物略高出试模口。 （2) 试模应附着或固定在振动台上，振动时 试模不得有任何跳动，振动应持续到表面出浆为 止，不得过振。 2） 试 件 养 护： 标 准 养 护 按 GB/T50081- 2002，一天拆模后应立即放入温度为 202， 相对湿度为 95% 以上的标准养护室中养护 , 彼此 间隔 10 20mm，试件表面应保持湿润，蒸汽 养护的试件拆模后放进蒸养箱内养护，在 6 小时 内升温至 90，在 90蒸养 3 天，蒸汽养护必 须经历静养、升温、恒温、降温等四个阶段 3。 2.4 试验结果 试验得到 RPC 材料的抗压强度 175.8MPa, 具有很高的抗变形能力；抗折强度 24.7MPa，具 有很强的抗弯拉性；500 次快速冻融循环后试样 质量未损失，横向基频无损失，耐久性因子高达 100%，具有很高的耐久性；测定电通量 13 库仑， 具有很好的耐候性；可见 RPC 活性粉末混凝土具 有较好的品质和良好的耐久性 4。 表 1 RPC-130 活性粉末混凝土原材料量 (kg m3) 水泥粉煤灰矿粉微硅粉钢钎维石英砂减水剂消泡剂水 800200120108040168 表 2 RPC-130 活性粉末混凝土原材料量 (kg m3) 水泥粉煤灰矿粉微硅粉钢钎维石英砂减水剂消泡剂水 685150128107961110430.214143 亚泰低碱 PO.42.5新华电厂磨细级大庆同汇 95长春 SF90郑州镀铜河北康特尔聚羧酸郑州道纯 （下转第47页） 水泥与混凝土 47 3 生产质量控制与技术要求 3.1 原材料计量精度控制 1) 计量设备精度满足要求，每工班施工前应 进行零点校准。 2) 及时测定石英砂的含水量，并根据实际情 况及时调整施工配合比。 3) 计量器具应不定期检定，数字显示异常或 有怀疑时应对计量器具进行校正。 4) 保证聚羧酸外加剂匀质性，宜采用大储罐 存储，罐内设置搅拌设备，用时搅拌均匀。 3.2 拌合物的主要控制 1)RPC 拌合物拌合均匀，颜色一致，不能出 现离析和泌水现象。 2) 严控 RPC 拌合物的坍落度，最佳坍落度为 140 180mm，含气量 2% 以内。 3.3 生产设备要求 实际生产中需要各个工序紧密联系，一个工 序施工不当就可能会影响整个产品质量，每天在 施工完毕后都要及时清理搅拌、分料系统，及时 对各机械检查、维修、保养，以保证产品质量。 3.4 模具的质量要求 模具应满足 RPC 盖板外形尺寸的要求，表面 光洁，有一定的强度和刚度。模具的材料应有一 定的硬度、耐磨，以保证模板的使用频次。模具 应拆组方便，便于清理、运输，节省工时，提高 劳动生产率。 4 RPC 材料经济分析 RPC材料大量使用工业废料,减少环境污染， 符合国家废物利用原则；RPC 材料中掺加多种矿 物外加剂，活性材料相互填充提高强度，节约大 量水泥，降低工程成本，提高了经济效益；RPC 构件采用工厂化、集约化生产，蒸养工艺加快了 模具周转次数，满足质量和工期要求；原材料最 佳组合降低材料用量，并可用河砂代替石英砂； 掺入钢钎维数量越多拉压比越高，可根据工程经 济性确定钢钎维掺量。RPC 结构强度很高，可少 用钢筋或不设置箍筋，可减少维护费用，延长结 构的使用寿命，具有很高经济性。 5 结 语 哈齐高速铁路电缆槽盖板是 RPC 材料在严寒 地区又一成功应用，但 RPC 活性粉末混凝土在我 国的使用率较低，推广更是任重道远。通过对活 性粉末混凝土原材料选择、优化配合比设计、工 序衔接提高工作效率、增加混凝土密实性、材料 利用率等进一步研究，对降低 RPC 材料成本及进 一步推广 RPC 材料应用具有非常重要意义。 参考文献 1 北京交通大学 . 科技基2006129 号客运专线活 性粉末混凝土（RPC）材料人行道、挡板暂行技术条件 S. 北京 : 中国铁道出版2006: - 2 钟世云，高汉青，王亚妹大流动活性粉末混凝 土的适配 J建筑材料学报，2008,(1):58-63 3 陈宝良 . 京沪高速铁路电缆槽、人行道盖板活性 粉末混凝土试验研究 J. 混凝土技术 ,2011,(3):11-23 4 柯开展，蔡文尧活性粉末混凝土（RPC）在工 程结构中的应用与前景 J福建建材，2006,(02):4-7 ( 上接第 39 页 ) 实验与研究 模式的成功应用对铁路院校起到了非常好的示范 辐射作用，具有一定的借鉴意义。 参考文献 1 傅世善 . 谈铁路信号理念的变化 J. 铁路通信 信号工程技术 ,2008