聚羧酸高性能減水劑在高速鐵路高性能混凝土中的試驗與應用

何克亮

（中鐵二十局集團第一工程有限公司，江蘇 蘇州 215151）

0 前言

為了加強聚羧酸高性能減水劑在高性能混凝土中的應用我們應該對其試驗，使聚羧酸高性能減水劑發揮最大的效益，帶動我國高速鐵路的建設。

1 高速鐵路中高性能混凝土對外加劑的相關技術要求

我國鐵道部于2005年9月的時候頒布了《施工質量驗收補充標準》，該標準中對高性能混凝土外加劑的各種性能做出了規定，并于2009年的時候對該標準進行了修改，對外加劑提出了更加嚴格的要求。

同脂肪族、萘系以及氨基磺酸鹽等混凝土高效減水劑對比，聚羧酸高性能減水劑的梳狀分子結構是非常獨特的，這種獨特的分子結構具有較強的分散能力，適用于多種水泥。與此同時，這種減水劑摻量較少，常用的摻量是0.15%～0.25%（按照固含量計，下同），一般工程中使用的量0.1%～0.4%之間，當減水劑的摻加量在0.2%～0.4%之間的時候，混凝土前期的增強幅度早期可以達到30%～140%，后期可以達到20%～80%，減水率可以增加到20%～40%；除此之外這種減水劑還具有和易性好、綜合性能優越、坍落度損失少以及無害雜質少等優先，這些優點可以有效的提高混凝土的抗凍性和抗滲性，對于配置高強度高性能混凝土有諸多益處。通過相應的對比試驗可以看出，聚羧酸高性能減水劑與萘系減水劑相比可以滿足高速鐵路對減水劑的要求。

2 鐵路工程中對TL-AH-1 型聚羧酸高性能減水劑的應用

由山西鐵力建材有限公司生產的TL-AH-1 型聚羧酸高性能減水劑，主要是針對我國的高速鐵路中的高性能混凝土，這個產品的減水性能非常強大，用它所配制的混凝土在早期和后期的強度都非常大，其混凝土的耐久性高、滲透性低，以上優點都滿足了我國對高鐵高性能混凝土外加劑的要求。

2.1 鄭萬鐵路四標C30 混凝土的應用

鄭萬鐵路河南段四標二分部起于北汝河特大橋266#橋墩，終于萬州方向橋臺，起止樁號為DK146+763.82～DK157+986.1。在跨越凈腸河處設（32+48+32）m 連續梁，在跨S239 省道處設（48+80+48）m 連續梁，在跨紅旗渠處設（40+72+40）m 連續梁，在跨寧洛高速處設（64+112+64）m 連續梁，在跨S241 省道處設（40+64+40）m 連續梁，在跨孟寶鐵路處設（60+100+60）m 連續梁；共有6 聯連續梁施工，其余均為預制簡支鐵路箱梁，線路長度11.222km，全部為橋梁工程，投資約5 億元。該工程的施工環境為二級化學侵蝕環境（H2）和二級碳化環境（T2），由于工程施工環境的特殊性，外加劑的要求也相對較高。

該工程在施工的過程中，摻加的聚羧酸高性能減水劑是0.93%～1.20%，這樣不但可以滿足施工中對混凝土拌合物的要求，還可以使混凝土的耐久性和強度得到保障。工程在對試件進行現場抽樣檢查的時候，測得28 天C30 泵送混凝土的強度都在39.4～43.4MPa 的范圍內（見表1），28 天的電通量則是834～877C，以上數據都滿足T2、H2、 小于1200C 的要求。根據現場和室內的混凝土試驗可以看出，這種聚羧酸高性能減水劑具有低氯離子含量、高減水率、低堿、強度高以及高工作性能等優點。

表1 現場抽樣數據

2.2 鄭萬鐵路四標混凝土試件強度和施工配合比應用分析

鄭萬鐵路河南段四標二分部施工過程中的試件的強度基本和設計強度一致，隨機抽查的試件強度和施工的配合比主要見表2。

表2 施工配合比與實際強度

2.3 鄭萬鐵路四標C50 高性能混凝土的應用

整個標段使用的為高性能混凝土，其結構的使用壽命為100年。根據設計圖紙中對高速鐵路無碴軌道的預應力混凝土簡支箱梁的要求，設計的混凝土參數有：（1）強度等級為C50；（2）28 天的電通量應該小于1000C；（3）坍落度范圍是160～200mm。對混凝土的現場配置參數主要見表3。根據試驗的數據，我們可以看出混凝土拌合物的配合比都符合相應的指標，由于預應力混凝土預制梁在制作的過程中環節和施工工藝繁多、對周期要求高、梁體張拉強度高，因此通過各項指標分析可以確定強度為C50-2 的水泥390kg/m3作為配合比。

表3 混凝土配合比設計及試驗結果

在高鐵施工的過程中，28 天混凝土的強度在 68.5～78.3MPa 范圍內，且達到設計強度的137%～157%，在28 天彈性模量應該為40GPa 左右，除此之外，電通量也可以達到設計的相關要求。

2.4 某高速鐵路特大橋的施工應用

該橋的總長是3126.96 米，主橋的寬度使13 米，簡支梁的規格為 10×32m、連續剛構為(80m+3×145m+80m)、簡支箱梁15×61m，連續梁為 (48m+80m+48m) 、簡支梁規格為31×32m。橋中使用的混凝土量使23.4 萬立方米，橋梁建成之后基本滿足高速通行的要求。

該大橋的墩、樁及承臺中聚羧酸高性能減水劑使用量巨大，施工中聚羧酸高性能減水劑制作的試驗試件數據見表4，從63 組的抽查數據中可以看出實際的強度為設計強度的 130%～176%；從56 天的耐久性指標中看出電通量的設計值主要是800～2000C，而施工中的電通量只為362～627C；從28 天的觀察數據中可以看出，混凝土沒有明顯的裂紋，滿足設計要求。

表4 耐久性混凝土配合比設計及試驗結果

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2.5 貴廣鐵路GGTj-13 標段中施工應用

中交四航局承建的貴廣鐵路GGTj-13 施工段始于三水青岐涌，途徑三水南站，終于佛山機場周邊，主要經過廣東省佛山市境內。該施工段有9 座21.31km 的正線橋梁，1 座3.75km 隧道，路基長度為13.61km，2 座車站（三水南站、佛山西站）；2 座4.516km 的橫江疏解區聯絡線橋梁，中基為2.688km；1 處箱梁制（存）梁場，3 座特大橋，全長為11.5km 的北江特大橋。根據相應的試驗可以看出，高性能混凝土中使用聚羧酸高性能減水劑可以滿足設計中的各項要求。

3 結束語

（1）我國對高速鐵路設計年限一般是100年，所以跟傳統的混凝土相比，高性能混凝土的耐久性基本滿足這個要求。高性能混凝土配制過程使用的原材料都為最優質的，但是高性能混凝土需要依賴減水劑來提高自身的性能，而聚羧酸系減水劑優越的性能完全可以滿足施工過程中對高性能混凝土的要求。

（2）聚羧酸高性能減水劑跟萘系、氨基磺酸鹽以及脂肪族等高效減水劑相比分散性強且摻量少，與多種水泥都有良好的適配性。與此同時，加入該減水劑的混凝土坍落度損失小且性能優越，對提高高性能混凝土性能具有較大的作用。

（3）TL-AH-1 聚羧酸高性能減水劑在我國鐵路工程中都有所應用，經試驗可知，這些工程中的高性能混凝土都符合我國對混凝土的設計和施工要求。

綜上所述，在高性能混凝土中運用聚羧酸高性能減水劑可以有效的提高施工中混凝土的質量，為我國高速鐵路的施工創造了巨大的經濟和社會效益，推動了我國混凝土技術的發展進程，給今后高速鐵路的建設提供了數據支持。