铁路高性能混凝土配合比设计的体会

1、铁路高性能混凝土配合比设计经验高性能混凝土不仅要具有混凝土混合料的工程性能流动性，而且要具有良好的混凝土力学性能和耐久性。铁路高性能混凝土配合比设计与水工混凝土相比具有独特的特点，目前谈了对铁路高性能混凝土配合比设计的个人理解，仅供参考。铁路混凝土配合比设计主要基于建筑物的设计寿命、环境类别及其作用等级和混凝土耐久性指标。铁路高性能混凝土的耐久性指标主要是增强性、抗裂性、耐磨性、碱-骨料反应、抗冻性、抗腐蚀性、抗渗性等特性。水压的大坝混凝土主要是混凝土的极限抗拉强度、弹性模量、抗冻性、抗渗性、热特性和变形特性指标。由于设计理念和高性能混凝土考察的指标不同，混凝土配合比设计方法上铁路高性能混凝土

2、施工配合比的设计也存在差异。下面针对不同的点，说明高速铁路混凝土施工配合比的设计过程。1、设计要求不同铁路高性能混凝土配合比的设计要求主要表现在以下几个方面：1.1混凝土结构的设计寿命(通常为100年、60年和30年)。1.2混凝土结构包括碳化环境(t1至T3)、盐化环境(L1至L3)、化学侵蚀环境(h1至H4)、冻融破坏环境(D1至D4)和磨损环境(m1至m3)基于1.3设计寿命水平、混凝土结构所在的环境类别和作用等级，高性能混凝土配合比设计耐久性指标(包括混凝土电通量、抗渗性、冻融、抗裂性、加固性、碱骨料等耐久性指标)。2、混凝土配合比用原料检验第一，在骨料选择中。液压骨料料场的选择，由设

3、计单位在工程初期调查后，对骨料母料整体性能指标的检查由设计单位完成，工程单位进场后，可以根据设计提供资料选择石材加工场，对石材的碱活性、氯离子等测试无需施工单位。铁路工程完全不同。入场后，应立即派遣专家沿拼盘对锡场进行传感器，并对可能的锡场(沙场)进行证据样本监督，送到合格且具有监督同意的检查机构，检查骨料的碱活性、氯离子等整体性能指标，判断该湖场是否使用。只有满足规范要求，才能用作混凝土混合设计的材料。第二，混凝土配合比试验用原料检验应按照钢铁工程2005 160号书和客运专线高性能混凝土暂行技术条件进行整个项目检验，在混凝土有害物质计算中使用其中的试验结果。原材料选择：水泥2.1目前水泥有

4、四个特点：(1)初始强度；(2)为了确保水泥的高强度和早期强度，水泥熟料的C3A、C3S含量高，水化热大。(3)由于两个原因，混凝土的抗裂性下降，水泥的长期性能潜力降低，(4)碱含量高，与外加剂的相容性问题突出。随着越来越多的研究和工程实践结果表明，水泥是颗粒等级优良、保持一定比例的粗颗粒水泥熟料除部分特殊混凝土外，确保普通结构混凝土质量的重要条件，高性能混凝土应用技术指南指出，“硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的比表面积不应大于350m2/kg”，除了水泥生产中搅拌粉太细外，水泥生产中混合料、混合料成分未知的问题也比较突出，提高了混凝土质量管理的难度和技术风险因此，高性能混凝土应用技术指南建议使用

5、较粗糙的PI或PII硅酸盐水泥，混合了高质量矿物掺合料的胶凝材料制造高性能混凝土。2.2细骨料近年来，优质的河流和沙资源逐渐枯竭，海沙、山沙、细沙、再生骨料等地方资源逐步开发和利用，机制沙将逐渐成为未来的主流。其中，海沙和机制沙的应用存在一些不容忽视的问题。2.2.1海砂应用在我国东部沿海地区，海事应用成功经验和惨痛教训都有。误用或偷用海沙建造的“海沙之家”，可能导致混凝土在短短几年内出现裂缝，钢筋生锈，房子倒塌，造成令人震惊的情况。1)采矿计划海砂开采对海洋生态环境和地质环境的影响。海事开采必须由国家国土资源部详细的勘探计划、计划、阶段性的开采完成。盲目开采使用，后果很严重。2)应用程序严格

6、控制海砂的应用必须遵循严格的控制原则。在海砂混凝土应用技术规范 jgj 206-2010中，“海沙混凝土”的思想是严格控制全部或部分以海沙为原料的混凝土，而不是细骨料。海砂混凝土应用技术规范 jgj 206-2010规定，用于制造混凝土的海砂必须经过净化处理，海砂不能用于钢筋混凝土。这里的净化处理技术是淡水清洗。还规定，在混合设计及生产过程中，还应检测海砂混凝土混合物的水溶性氯离子含量。在高性能混凝土应用技术指南中，海砂的水溶性氯离子含量不能超过0.025%，必须比当前行业标准海砂混凝土应用技术规范 jgj 206-2010规定的0.03%严格。2.2.2机制砂应用机制砂应用中的突出问题是“石

7、粉”问题。机制砂的“石粉”含量越多越好，越少越不好。高性能混凝土应用技术指南规定：石粉含量在10%以上，MB值在1.2以下。如果石粉含量高，可以将部分石粉计入胶凝材料用量的设计混合比。2.3粗骨料高性能混凝土应用技术指南规定了制造高性能混凝土的粗骨料的各项指标要求，如下：(1)针片状颗粒含量不超过10%，有助于改善粗骨料的颗粒类型和梯度，提高高性能混凝土的性能；(2)耐久性指标不超过8%，有利于骨料的耐久性，确保高性能混凝土的耐久性。(3)吸收率不超过2%，有助于调节混凝土混合物的性能，使混凝土性能硬化。(4)松散堆积的空隙率不超过45%，有助于粗骨料的紧贴，对混凝土特性、胶凝材料及外加剂的节

8、约具有重要意义。2.4矿物掺合料粉煤灰、矿渣粉等传统掺合料越来越密，供需矛盾日益突出。因此，外加剂种类范围逐渐扩大，磷渣、矿渣、钢渣粉逐渐登上历史舞台。天然矿物材料(如天然火山灰、沸石、浮石、凝灰岩、石灰石粉、其他岩石粉)和超细矿渣粉、超细粉煤灰、微珠等矿物掺合料逐渐发展为深加工。矿物掺合料的复合化也逐渐成为外加剂技术发展的必然趋势。2.4.1近年来粉煤灰应用中的突出问题1)“真或假粉煤灰”按照目前的标准，很难确定粉煤灰的纯度。表1是根据当前粉煤灰标准的指标测试在特定地点煅烧的煤矸石粉的结果。表明，该煅烧煤矸石粉完全满足粉煤灰识别指标要求。因此，很难根据现有标准判断粉煤灰的纯度，也不能区分真假

9、粉煤灰。2)“脱硫灰”使用循环流化床锅炉工艺可以有效燃烧高硫煤，为了减少SO2排放，经常需要采取脱硫措施，结果产生的粉煤灰CFB脱硫粉煤灰就是这样。它与传统的粉煤灰不同，含有很多硫化物或硫酸盐(如石膏等)。如果不经试验就贸然用在混凝土上，会发生严重的混凝土裂缝和坍塌现象。目前的粉煤灰标准有SO3含量限制，但“脱硫灰”的检查判定缺乏目标。(3)“反硝化材料”为了减少燃煤过程中NOx的排放，煤燃烧过程中需要进行“反硝化”处理，反硝化过程出错的话，粉煤灰中可能会残留NH4的一部分，粉煤灰与水泥混合时接触碱性环境，就会释放NH3(氨)，在混凝土煅烧阶段可能会产生大量的气体。(4)“黑色灰色”在现代燃煤

10、过程中，为了提高燃煤效率或发电厂的特定运行要求，在燃煤过程中不能完全燃烧，可以在粉煤灰中留下油分的柴油燃料或其他油性物质用作燃烧剂。尤其是对粉煤灰进行分类，收集的粉煤灰中含有更多未燃烧的油分，用于搅拌混凝土，其油分漂浮、易浮在混凝土上的黑油等。此粉煤灰请参见图1。5)矿物掺合料的深加工粉煤灰深加工的一种方法是通过粉碎达到超细化。超细粉煤灰的粒度分布主要集中在10m左右，超细粉煤灰需水率没有提高，活动指数大幅提高，28d活性指数达到104%。获得超细粉煤灰的另一种方法是通过“选择”。通过物理手段对特定燃煤锅炉过程中产生的极细的粉煤灰进行分类，极细的部分称为“珠”。微珠的球形形态和微细粒度大小具有

11、良好的减水、强化填充效果。在高强混凝土的超高层泵送总额中，微珠往往是重要的可选技术手段，因为它可以显着改善混凝土或砂浆的流动性，降低混合物粘度。除了超细粉煤灰外，超细矿渣粉也是常用的矿物掺合料。超细矿渣粉的主要特征是能提供高强度，尤其是初始强度。2.4.2矿物掺合料的复合化高质量矿物掺合料越来越罕见，低质量外加剂难以应用，复合外加剂性能优于单一外加剂，价格便宜。矿物掺合料的复合化可以实现资源的综合利用，解决外加剂供应问题。为了发挥多种外加剂的协同作用，可以采取长补液(矿物掺合料具有超叠加效果)；解决了预应力构件对初始抗拉强度的要求，解决了大流量和自密实混凝土的技术要求。因此，合成化是外加剂技术

12、发展的趋势。在高性能混凝土应用技术指南中，复合掺合料使用两种或多种矿物原料，在单独确定的粒度上研磨，以一定比例复合，或以一定比例混合两种或多种矿物原料，然后达到指定的粒度，达到指定的活性指数的粉末材料。外加剂的复合不仅仅是两种以上外加剂的混合，还需要考虑以下几个问题。1)考虑活性成分和惰性成分的搭配。2)考虑微粒的梯度分布。3)考虑水合反应速度和产物(如凝胶和结晶)的匹配。4)考虑化学激发效果。5)考虑使用低质量、高质量的资源。3、整顿问题硬化对高性能混凝土尤其重要，是含有大量矿物掺合料的胶凝材料的水化反应和低水合物-水泥非混凝土硬化发展的重要条件，只有及时合理的硬化才能保证浇注后高性能混凝土

13、的性能。加强早期硬化是减少收缩和控制高性能混凝土裂缝最有效的技术措施之一。大量矿物掺合料混凝土应相应延长固化时间。否则，表面混凝土碳化问题很明显。硬化对3.1混凝土收缩的影响浇混凝土后，收缩可以分为两个阶段。第一阶段是快速发展阶段，该阶段从肿胀后开始，在最终凝固点后约23小时内结束(一般在肿胀后约12小时前)。绝大多数收缩在这个阶段集中发生，迅猛发展，收缩率大。混凝土最终凝固后，收缩率迅速下降，立即进入稳定的发展阶段(第二阶段)。比较不同强度等级混凝土不同时间点初始收缩率下的12h和72h收缩率。成型12小时内，可以看出混凝土的收缩量占最初72h收缩量的大部分，是产生早期收缩裂缝的最敏感时期。

14、研究结果表明，混凝土的初始收缩率和收缩量与该环境的蒸发速度呈正相关。水分损失对纽米混凝土的收缩率有很大影响，保持持续的表面润湿硬化对减少早期裂缝至关重要。3.2维护对混凝土抗渗性的影响不同养护条件对同一C30混凝土渗透性的影响。研究结果表明，早期硬化对硬化混凝土的抗渗性有很大影响。同类混凝土，良好的硬化可使不透水等级为P25。相反，不好的硬化(不安全)、混凝土抗渗性等级只有P2。电通量指标也有显著差异。一般来说，混凝土，特别是高强度混凝土的修补应遵循“初期冷凝前保湿，最终冷凝后补充”的原则。在气温高湿度小、风速大的环境下，及时准确的整顿更加重要。混凝土材料技术取得了很大的进步，以高性能混凝土的

15、出现和发展为重点，带来了设计、施工的变化。混凝土技术出现了很多新问题，需要研究和解决，更重要的是，我们必须从新的角度理解和看待混凝土的新技术高性能混凝土。如果还采用传统的对待混凝土的方法，必然会导致很多质量问题(例如裂缝问题、早期碳化问题等)。甚至可以说，目前施工中的一些问题是由于设计、施工不符合新材料体系的要求而产生的。以新的视角和新的措施对待高性能混凝土不仅是促进混凝土技术本身发展的要求，也是促进设计、施工、验收等工程系统变化和发展的要求。4、混合初选4.1骨料等级、最佳砂速和单位用水量的确定4 . 1 . 1 . 1骨料等级测定：粗骨料从混合建筑成品堆中取样，以不同碎石比例混合，检测松散

16、堆积密度和致密堆积密度。骨料级配确定原则：根据施工技术和现场情况，选择骨料的级配最大粒径。选择具有较少空心的最大渐变组合。(空隙率必须低于40%4.1.2确定最佳沙速度和单位用水量4.1.2.1根据客运专线高性能混凝土暂行技术条件的钢筋混凝土、钢筋混凝土和一般混凝土的最大水-水泥比、最低胶凝材料使用要求和混凝土施工技术要求确定混凝土单位用水量。根据4.1.2.2混凝土单元胶凝材料的量、混凝土施工技术和混凝土粗骨料的最大粒径要求，选择合适的砂率(最佳)，使混凝土混合物满足施工和方便性要求。4.1.2.3根据以上单位用水量、最佳沙比测试结果，初步建立混凝土单位用水量和最佳沙比。4.2混凝土外加剂的

17、含量测定：混凝土外加剂的量应根据混凝土结构的工作环境、混合物的性能、力学性能和耐久性指标通过试验结果，并根据标准、规格和技术条件要求确定。5、混凝土配合比的确定5.1混凝土准备强度按照普通混凝土配合比设计规程 JGJ55-2011的规定，混凝土准备强度按公式计算。准备强度fcu，0=设计强度fcu，k概率系数t标准偏差；注：水下混凝土的制造强度必须比设计要求高10%到20%混凝土强度保证率为95%时，概率系数为1.645。根据标准偏差相关规范取值。根据计算出的混凝土的制造强度，计算出制造混凝土所用水的交比。胶凝材料的总用量可以二次计算。根据外部混合量，可以计算出各外部混合料和水泥的量。5.2混凝土配合比设计应注意的一般要求4.2.1C30以下混凝土的胶凝材料总量不能高于400kg/m3，C35C40混凝土不能高于450kg/m3，C50混凝土不能高于500kg/m