鐵路高性能混凝土配合比設計方法研究

孫 宇

(中鐵九局集團工程檢測試驗有限公司，110025)

前言

近幾年，由于我國經濟的高速發展，我國鐵路建設的規模也逐漸擴大，鐵路施工中的高性能混凝土也越來越受到施工單位和人員的關注，無論是實際施工人員還是工程的初步設計人員都應該重視到高性能混凝土的質量。高性能混凝土當中的拌合物不僅要具有強大的流動性和包容性，還應該具有一定的力學原理和耐久性。

一、材料對高性能混凝土配合比的影響

在高性能混凝土配制的過程中，配合比與材料直接影響了高性能混凝土最終的質量，其中不同的材料會對高性能混凝土產生不同的影響。

（一）水泥

水泥可以說是高性能混凝土中的主要材料，水泥的質量直接影響到混凝土的品質。當水灰比相等時，高標號的水泥要比低標號水泥配置出的混凝土抗壓強度高很多。隨著水泥細度不斷的增加[3]，水泥的水化率逐漸增長，會出現較高的強度增強率。由此可見，水泥的細化程度對于混凝土的強度有著一定的影響。

（二）粗集料

集料是保證高性能混凝土強度的關鍵材料?；炷林械拇旨弦话愣疾捎玫氖撬槭蚴锹咽?，碎石的表面比卵石粗糙，在與水泥相結合時碎石的結合率要比卵石高，當水灰比相同時，使用碎石來配制的混凝土強度要比卵石配制的高。質地優良的石料強度時普通混凝土的二至三倍，因此，普通混凝土不會受石料的影響。但是，高性能混凝土則有所不同，由于自身具有高強度的水泥，如果石料的強度不夠，則會導致高性能混凝土表面出現破裂。

（三）細集料

混凝土中的細集料一般都有河砂、海砂和山砂。混凝土中的細集料如果過粗，那么會導致混凝土拌合料粗糙、松散，讓混凝土的密度直線降低；如果使用的細集料過細，那么配合比表面將會增大[4]，增加單位用水量的同時還會增強水泥的用量。

（四）粉煤灰

粉煤灰作為混凝土中的主要材料，已經得到了廣泛的使用。在混凝土攪拌過程中加入粉煤灰，不僅可以降低混凝土的溫度，防止混凝土出現炸裂，提升混凝土強度、抗凍、抗腐蝕的能力，還可以提升混凝土的工作性能。

（五）減水劑

外加劑在混凝土施工中已經非常的普遍。混凝土中的外加劑種類十分的多，各種類型的外加劑有不同的作用，減水劑是高性能混凝土不可缺少的外加劑。在拌合混凝土的過程中，根據實際情況添加一定減水劑，可使水泥顆粒分散均勻，同時還可以讓水泥顆粒中所包含的水分釋放出來，從而最大化減少混凝土的單方用水量。

二、鐵路施工高性能混凝土拌合比的確認

（一）高性能混凝土配合比設計時注意的要求

鐵路工程建設中高性能混凝土配比設計時應該要注意以下五點：

1、不同類型摻和料的高性能混凝土所含有的膠凝材料總量都是不同的[5]，主要有400kg/m3、450kg/m3、500kg/m3這三種階段。

2、在進行混凝土配比時可以根據施工的實際需求摻入粉煤灰、礦渣粉以及硅灰等符合國家混凝土指標的材料。不同的礦物質摻合料能夠滿足不同施工環境的需求，可以提升混凝土各個方面的性能，但是這些都是需要通過實驗確定的，可以根據施工需求進行相應的混凝土摻合料的拌入實驗。

3、合力使用減水劑能夠增加高性能混凝土的耐久性，其中復合型減水劑是最佳的。

4、當高性能混凝土中骨料的堿與硅酸反應膨脹率達到0.12%至0.21%之間時，混凝土中的堿含量應該滿足表一當中的參數規格，當骨料的膨脹率達到 21%至33%之間時，除了要滿足表一所示的參數需求，混凝土中的硅含量還應該具有一定的額外數據，主要的操作就是在混凝土當中摻入具有明顯抑制效果的礦物質摻合料[6]，并且通過相應的實驗檢驗混凝土中的堿與硅酸反映是否達標。

表一：混凝土最大堿含量（kg/m3）

5、高性能混凝土當中含有的氯離子不能超過膠凝材料的0.23%.

（二）高性能混凝土配合比過程中應注意的各方面因素

由于這里所使用的高性能混凝土是用在鐵路施工中的，因此，高性能混凝土配合比會受到各個方面的影響，如果不能對各因素進行有效的控制，則會影響高性能混凝土的配比質量。這里作者提出以下幾點要特別注意

1、鐵路施工在多數情況下是在戶外，環境比較多變，因此，施工隊伍應該控制好混凝土的攪拌時間和施工時間。

2、高性能混凝土的配比應該根據鐵路地段不同，配比不同抗腐蝕能力的高性能混凝土。

3、為了保證鐵路后期的運行質量，在高性能混凝土配比的初期就應該考慮到鐵路后期的維護作業，因此，施工隊伍應該將該段落的高性能混凝土配制方式備份。

三 高性能混凝土配合比的檢驗與確定

（一）確定高性能混凝土的配合比

將混凝土配合比的基礎數據作為實驗的基準，試拌三種不同水膠比的高性能混凝土，其中一種要為基準水膠比的混凝土，另外兩種可以在基準水膠比的基礎上增加或減少0.03～0.04的水膠比，高性能混凝土校驗項目主要有：混凝土塌落度、坍落擴展度和擴展時間、表觀密度、凝結時間、抗裂性、抗壓強度、電通量、彈性模量、抗凍性、抗滲性以及抗腐蝕能力、化學有害物質的計算。根據相關實驗得出的高性能混凝土的水膠比，最后根據鐵路施工的施工性、耐久性和經濟性確定混凝土的水膠比值。

（二）高性能混凝土在初步配比完成后，然后就應該通過科學的方式校正混凝土的表觀密度，首先，我們要計算出混凝土表觀需要校正的系數，然后在用混凝土表面密度值除以表觀密度值?；炷帘碛^密度的 2%是這次計算的一個臨界點，當計算值之差沒有超過2%則可以將其作為高性能混凝土的配比計算值，如果超過了2%，則應該使用混凝土的每項材料乘以校正系數，得到的數據就是高性能混凝土的配比數值。

四 結束語

一般的混凝土難以滿足鐵路施工的需求，因此，高性能混凝土的質量就顯得尤為重要，結合全文來看，高性能混凝土在配置上的特點有：采用低水膠比，最大化的降低混凝土的單位用水量，根據施工的實際情況選擇高性能的減水劑，在拌合過程中摻入較多的摻合料，減少一般水泥的用量，從而減少混凝土內部產生空隙的幾率，降低混凝土凝聚后的體積收縮大小，全面提升混凝土的耐久性。電通量、抗滲、抗裂、抗腐蝕、抗凍都是高性能混凝土耐久性的具體表現。

[1]吳紅娟. 自密實混凝土配合比設計方法研究[D].天津大學,2011.

[2]徐麗. 客運專線高性能混凝土全壽命配合比設計方法研究[D].北京交通大學,2012.

[3]韓建國,閻培渝. 系統化的高性能混凝土配合比設計方法[J]. 硅酸鹽學報,2006,08:10.

[4]楊小龍. 尾礦集料綠色高性能混凝土的配合比設計及應用研究[D].鄭州大學,2013.

[5]楊春. 基于抗氯離子滲透性的高性能混凝土配合比優化設計研究[D].南京林業大學,2013.

[6]朱文華. 淺談鐵路高性能混凝土配合比設計體會[J]. 混凝土,2011,08:113.