32m铁路箱梁C50混凝土配合比研究

32m铁路箱梁C50混凝土配合比研究

一、前言

随着我国铁路建设的快速发展，箱梁预制生产技术有了很大提高，大跨度、大体积是重点发展之一，另外，设计年限有了很大提高，从60年使用寿命跃升至100年设计使用寿命，混凝土耐久性成为重点。采用高性能混凝土技术是解决客运专线预应力混凝土箱梁结构耐久设计的重要内容。高性能混凝土技术应用试验是客运专线预应力混凝土箱梁试制、试验的关键技术内容之一，是实现结构耐久性设计思想重要组成部分。这就给我们试验工作者提出了严峻考验。如何实现混凝土的耐久性成为混凝土配合比的设计关键。武广客运专线施工中，中铁十九局韶关制梁厂承担218片32m预制混凝土箱梁施工生产任务，该预制混凝土箱梁为武广客运专线设计时速350公里的32m预制后张法施工双线铁路箱梁，科技含量高，施工难度大，箱梁架设工期紧，C50高性能混凝土配合比设计为施工关键点，施工前我们试验人员进行了大量的试验技术储备工作。

二、混凝土配制原则

（一）设计依据

客运专线箱梁C50预应混凝土的配制依据主要是《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》、《客运专线预应混凝土预制梁暂行技术条件》以及试验梁拟采用的主要生产工艺，其技术要求具体体现为：

1 水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂、石、外加剂和水等原材料的品质要求。

2 混凝土胶凝材料用量、矿物掺合料掺量、水胶比、碱含量、氯离子含量以及容重等配合比参数的限值要求。

3 混凝土拌合物的性能要求。主要包括体现箱梁制造工艺要求的混凝土坍落度及其经时损失，混凝土的黏聚性和保水性；体现混凝土抗冻要求的含气量；泌水性等。

4 混凝土力学性能要求。主要为C50混凝土在不同龄期的立方体抗和静力抗压弹性模量要求。

5 混凝土的抗裂性要求。应进行混凝土的抗裂性对比试验。 （二）混凝土配制原则

根据《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》、《客运专线预应力混凝土暂行技术条件》、原材料品质以及试验梁拟采用的主要工艺，C50预应力混凝土的配制应体现以下主要原则： 1 进行原材料的比选复试，确定品质性能符合《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》要求的水泥、粉煤灰、矿渣粉、砂、石、外加剂和水用于C50预应力混凝土的试配。 2 混凝土的配合比参数

胶凝材料用量：胶凝材料总量不宜超过500㎏/m3，其最低用量按最不利环境作用等级（H4或L3或D4）设计考虑应不少于360㎏/m3，实际控制值为460～490㎏/m3为宜。 矿物掺合料掺量：采用单掺粉煤灰技术或采用矿渣粉与粉煤灰复掺技术时，粉煤灰的掺量均不宜大于30%

水胶比：按最不利环境作用等级（H4或L3或D4）设计考虑时应不大于0.36。

碱含量：采用非碱活性骨料（砂、石）时，混凝土的总碱含量没有要求；采用砂浆棒膨胀率在0.10～0.20%的碱—硅酸反应活性骨料时，由水泥、矿物掺合料、外加剂和水带入混凝土的碱含量之和应不大3.0㎏/m3；采用砂浆棒膨胀率在0.20～0.30%的碱—硅酸反应活性骨料时，由水泥、矿物掺料、外加剂和水带入混凝土的碱含量之和应不大于3.0㎏/m3，且应在混凝土中掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和外加剂；不得采用砂浆棒膨胀率在0.30%以上的碱—硅酸反应活性骨料。

氯离子含量：由水泥、矿物掺合料、砂、石、外加剂和水带入混凝土的氯离子总量应不超过胶凝材料总量的0.06%。

容重：混凝土的容重应控制地2400～2500㎏/m3。 3 混凝土的拌合物性能

由于采用在预制场内泵车入模浇灌的生产工艺，混凝土的坍落度在入模时要求不得小于120㎜，一般按入模坍落度150-180㎜进行控制为宜。考虑混凝土经时损失、泵压损失、温度损失，因此混凝土的出机温度一般仍按180-200㎜进行控制，30min静置坍落度损失控制一般不超过60㎜，最大不超过80㎜。

含气量：根据《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》的要求，混凝土应具有F200的抗冻性，因此混凝土应引入微气泡，新拌混凝土的含气量宜控制为2～4%，具体的控制值应根据硬化混凝土的抗冻性试验结果进行确定。

泌水率；混凝土入模后不得泌水。在配合比试配过程中可按30min的工序间隔进行控制，

即将混凝土静置30min后复搅拌测试其泌水率。 4 混凝土的力学性能

立方体抗压强度：实体箱梁28d龄期混凝土的强度不小于50MPa，在配合比设计时，混凝土的28d龄期配制强度应控制不小于58.2MPa。

静力抗压弹性模量：实体箱梁28d龄期混凝土的弹性模量应不小于35GPa，在配合比设计时，混凝土的28d龄期弹性模量应与强度相适宜。 5 混凝土的抗裂性

对混凝土拌合物性能满足要求的试拌配合比进行抗裂性对比试验，选择抗裂性相对较好的混凝土配合比进行耐久性试验。 6 混凝土的耐久性能

电通量：混凝土的56d龄期电通量应不大于1000库仑。 抗冻性：混凝土的56d龄期抗冻性应不小于F200。 抗掺性：混凝土的抗渗性应不小P20。

抗碱—骨料反应：采用砂浆膨胀率在0.20～0.30%的碱—硅酸反应活性骨料时，矿物掺合料和外加剂抑制碱—骨料反应有效性的评价应合格。

三、原材料试验及选定

根据客运专线高性能混凝土暂行技术条件及“客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件” 所有原材料均按《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》规定的试验项目进行复检，并将原材料的性能复检结果与《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》的要求进行了列表对比。 （一）水泥

采用广东省韶关市昌山建材水泥厂粤海牌P.O 42.5水泥。 水泥性能复检试验结果见表1。 表1

水泥性能复检试验结果

序号 1 2 3 4 5 6 检验项目 烧失量，% 氧化镁含量，% 三氧化硫含量，% 细度，% 凝结时间,min 安定性 3d抗折 初凝 终凝 技术要求 ≤5.0 ≤5.0 ≤3.5 ≤10.0 ≥45 ≤600 合格 ≥3.5 ≥6.5 ≥16 ≥42.5 ≤0.80 ≤0.06 复检结果 2.25 2.52 2.10 2.5 142 279 合格 5.7 8.3 25.5 48.3 0.24 0.001 7 强度,MPa 28d抗折 3d抗压 28d抗压 8 9 （二）矿渣粉

碱含量，% 氯离子含量 矿渣粉采用广东省韶关市昌山建材有限公司S95级矿渣粉 矿渣粉性能复检结果见表2 矿渣粉性能复检试验结果

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 检验项目 比表面积，% 烧失量，% 氧化镁含量，% 三氧化硫含量，% 氯离子含量，% 含水率，% 需水量比，% 碱含量，% 28d活性指数 技术要求 350～500 ≤3.0 ≤14 ≤4.0 ≤0.02 ≤1.0 ≤100 — ≥95 复检结果 428 0．6 6．28 0．33 0．001 0．1 95 0.26 99