哈大鐵路客運專線高性能混凝土28 d與56 d齡期性能指標關系及應用

張先軍，王基全，李新樂，雷 濤

(1.哈大鐵路客運專線有限公司，沈陽 110002;2.大連民族學院土木建筑工程學院，大連 116600)

1 概述

《中長期鐵路網規劃》描繪了我國鐵路發展的宏偉藍圖。到2020年，我國鐵路營業總里程將達到10萬km，其中建設客車速度目標值達到200 km/h及以上包括“四縱”、“四橫”及3個城際客運系統(環渤海地區、長江三角洲地區、珠江三角洲地區)的高速鐵路里程將達到1.2萬km以上。為了確保高速鐵路及客運專線橋涵基礎、墩身及梁體、無砟軌道板等結構物的強度、耐久性，我國鐵路研發了高性能混凝土，并在高速鐵路主體結構全部普遍采用。高速鐵路驗收標準對高性能混凝土的性能評定采用的是56 d齡期指標評定體系，從高性能混凝土配合比設計過程來講，至少需要兩個月才能完成，如果進行抗凍融等耐久性指標試驗(考慮300次循環)，則需要3.5個月甚至更長。由于工程需要，客觀上要求開工后盡快展開全面施工，而配合比設計就需要2～3個月甚至更長時間，不能滿足工程建設需求。因此，本文對高性能混凝土28 d與56 d齡期性能指標關系進行了研究，提出了根據28 d試驗結果審批配合比的思路，以期合理縮短配合比設計周期，在確保工程質量的前提下，保證施工進度和工期需求。

2 高性能混凝土配合比試配28 d與56 d齡期性能指標

為了對高性能混凝土28 d與56 d齡期性能指標關系有一個較全面的了解，對哈大鐵路客運專線的高性能混凝土不同齡期指標進行研究，重點研究了C30～C45樁基、墩臺及C50箱梁高性能混凝土，主要考察了強度和電通量的28、56 d齡期的指標關系，取得了有代表性的65組數據，同時研究驗證了24組C30～C50混凝土的抗凍融性能指標的關系。

由表1～表4和圖1、圖2可以看出:各個不同強度等級、不同材料的混凝土配合比56 d的性能指標均優于28 d指標，考察的65組配合比中，65組28 d的強度指標值達到了設計的規范標準值的要求，44組28 d齡期的電通量值達到了設計要求，占68%。56 d相對于28 d齡期強度平均增長率為7.7%，電通量平均降低率為29.4%。

2.1 混凝土強度試驗結果

由表1和圖1可以看出，56 d相對于28 d的強度平均增長率為7.7%，最大增長率為24.5%，最小增長率為3.6%，其中強度增長率在5%～20%的共57組，占總組數的87.7%。

表1 哈大客運專線混凝土28、56 d強度結果對比

圖1 強度增長率分布百分比

2.2 電通量指標變化關系情況

哈大客運專線高性能混凝土28 d、56 d齡期電通量試驗結果見表2和圖2，由表2和圖2可以看出，56 d相對于28 d的電通量平均降低率為29.4%，最大降低率為54.8%，最小降低率為8.1%，其中電通量降低率在10～40%范圍的共53組，占總組數的81.5%。

圖2 電通量降低百分比

2.3 哈大客專高性能混凝土抗凍性試驗結果(表3)

由表3可以看出C50箱梁經200次凍融循環后，混凝土28、56 d抗凍指標變化不大，且均遠遠滿足規范要求(質量損失不大于5%，相對凍彈模量不低于60%)。質量損失28 d平均值為0.98%，56 d為0.92，平均降低了6.3%;相當動彈模量28 d為89.3%，56 d為92.3%，平均降低了3.4%。

由表4可以看出，C30～C45墩臺混凝土經300次凍融循環后，質量損失及相對動彈模量值均較C50箱梁高，質量損失28 d平均為2.01%，56 d為1.88%;相對動彈模量28 d平均為73.4%，56 d為76.0%，平均質量損失降低率和平均相對動彈模增長率同C50箱梁相當，分別為6.1%和3.8%。

表2 哈大客運專線混凝土28、56 d電通量結果對比

表3 哈大客運專線混凝土抗凍性試驗結果(箱梁)

表4 哈大客運專線混凝土抗凍性試驗結果(墩臺)

3 不同齡期高性能混凝土微觀結構

混凝土作為一種水硬性混合材，隨齡期的增長，各項指標也相應發生變化，隨著水化反應的繼續進行，以及高性能混凝土摻加粉煤灰或磨細礦渣粉后所產生的火山灰二次反應，生成凝膠體，進一步填充混凝土中的空隙，強度會進一步增長，密實度增加。表現在指標上就是56 d的強度比28 d強度高，電通量指標56 d比28 d低。因此高性能混凝土后期強度及耐久性能指標會有較大程度提高。圖3及圖4為選取的C30高性能混凝土28、56 d水化產物的電鏡照片，從照片可以看出，56 d結構比28 d要致密，水化更充分，這也正是56 d強度、電通量、抗凍性等物理性能指標優于28 d的微觀表現。

圖3 C30高性能混凝土28 d電鏡照片

圖4 C30高性能混凝土56 d電鏡照片

4 高性能混凝土28 d與56 d齡期性能指標關系的應用

通過對哈大客運專線不同強度等級、不同原材料、不同配合比的分析表明，高性能混凝土56 d的性能指標是優于28 d指標的，當硬化混凝土的配合比驗證指標:強度、電通量、抗凍性(由于抗滲性指標和電通量為同一類型的表征指標，而且抗滲強度等級指標對高性能混凝土表征意義不大，故未專門研究)等指標的28 d結果滿足設計要求時，56 d指標一般會更符合設計，因此本著保守原則，在28 d結果合格的情況下，可以審批高性能混凝土配合比，待56 d結果出來后進行調整。目前客運專線執行的《高性能混凝土暫行技術條件》對各種環境條件下的混凝土原材料質量、配合比參數(如水膠比、水泥用量、摻合料比例等)都進行了詳細的規定要求，按照這些規定，大部分選定的配合比28 d的指標均能達到或超過標準規定限值，或者試驗配合比中水膠比較小的配合比(偏保守)28 d指標就可滿足標準規定值。

根據這個思路，哈大客運專線公司下發了《關于按28 d結果審批配合比的要求的通知》，明確規定，施工、監理單位可以按上述原則試驗和審批配合比，全線共按28 d試驗結果審批配合比103組，經試驗驗證其56 d試驗結果均超過了28 d試驗結果，滿足設計要求。通過這一舉措，既保證了混凝土配合比的質量，又加快了施工進度。在施工過程中，對于重要的結構，也應用這一關系和思路進行質量驗收，如墩臺齡期未到，可否架設箱梁，經測試28 d的性能指標，滿足標準要求，則可以驗收通知，進行下道工序。

5 結論

(1)對高性能混凝土來說，由于摻加了活性摻和料，其56 d的強度、電通量、抗凍性等指標要優于28 d指標，28 d齡期的強度、電通量、抗凍性等指標滿足要求后，56 d齡期該項指標也達到或超過28 d指標值。

(2)對于執行《客運專線高性能混凝土暫行技術條件》的客運專線及其他相關混凝土工程可以按照本文提到原則按28 d試驗結果進行混凝土配合比的配和審批，但要注意該結果是偏于保守的，必要時應按56 d試驗結果再進行調整。

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