孫成銘，李保明

（中鐵十二局四公司,陜西 西安 710021）

1 引言

京滬高鐵全長(zhǎng)1318公里，多為高架線路，預(yù)計(jì)2010年底投入運(yùn)營(yíng)，面臨著工期緊張、施工難度大、質(zhì)量要求嚴(yán)的難題。經(jīng)京滬高鐵總指揮部組織，中鐵十二局四公司以京滬高鐵四標(biāo)段淮河特大橋?yàn)樵囼?yàn)工程，采用CCM摻合料進(jìn)行了基于早期張拉的混凝土現(xiàn)澆梁試驗(yàn)。該工程段位于安徽省蚌埠市龍子湖區(qū)境內(nèi)，跨越既有京滬上行貨運(yùn)線及蚌東聯(lián)絡(luò)線。設(shè)計(jì)采用一聯(lián)（32+48+32）m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，全長(zhǎng)113.5m，箱梁采用單箱單室斜腹式截面，梁高3.25m，箱梁底寬5.4m，橋面寬12.0m，梁體采用三向預(yù)應(yīng)力體系，梁部采用掛籃法懸臂澆筑施工。工程施工難度大，工期緊張，成為京滬高鐵四標(biāo)段節(jié)點(diǎn)工程之一。

目前客運(yùn)專線橋梁用高性能混凝土的礦物摻合料絕大部分為粉煤灰或磨細(xì)礦渣粉，其早期強(qiáng)度提升較慢，一般在混凝土灌筑5d左右達(dá)到設(shè)計(jì)的彈性模量和抗壓強(qiáng)度后進(jìn)行初張拉，在現(xiàn)澆梁施工中對(duì)工期進(jìn)度的影響很大。本研究采用北京樂宇英泰科技有限公司提供的CCM復(fù)合摻合料進(jìn)行現(xiàn)澆梁施工，以物理方式提高混凝土早強(qiáng)，減少用水量，在滿足高速鐵路梁混凝土工作性能的前提下，顯著縮短了達(dá)到預(yù)張拉和初張拉的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了早期張拉，解決了現(xiàn)澆梁施工因混凝土早期強(qiáng)度低而延誤工期的難題。

2 主要研究?jī)?nèi)容

2.1 研究目標(biāo)

以混凝土新配合比施工的現(xiàn)澆梁工程應(yīng)滿足以下環(huán)境條件的要求：

（1）線路等級(jí)：高速鐵路；

（2）設(shè)計(jì)速度：設(shè)計(jì)最高運(yùn)行速度350km/h；

（3）環(huán)境類別及作用等級(jí)：一般大氣條件下無防護(hù)措施的地面結(jié)構(gòu)，環(huán)境類別為碳化環(huán)境，作用等級(jí)為T1、T2；

（4）設(shè)計(jì)使用年限：正常使用條件下梁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命100年；

（5）地震烈度：地震烈度為Ⅶ度、地震動(dòng)峰值加速度0.1g。

2.2 配合比的確定

參照供貨方提供的經(jīng)驗(yàn)值，即CCM復(fù)合摻合料摻量占膠凝材料的20%，等量替代水泥膠凝材料，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)配合比進(jìn)行調(diào)整，使混凝土配合比滿足梁體的技術(shù)條件。

2.3 主要技術(shù)指標(biāo)

1）混凝土工作性能

混凝土拌合物應(yīng)具有良好的工作性能，即具有良好的流動(dòng)性和坍落度等，以保證混凝土拌合物易于在短時(shí)間內(nèi)儲(chǔ)存、運(yùn)輸并易于澆注和搗實(shí)，從而保證混凝土的施工質(zhì)量，獲得均勻密實(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2）混凝土耐久性

京滬高鐵梁的設(shè)計(jì)使用壽命為100年?；炷量箖鲂栽嚰趦鋈谘h(huán)次數(shù)300次后，重量損失不應(yīng)超過5%、相對(duì)動(dòng)彈性模量不應(yīng)低于60%；混凝土抗?jié)B性試件的抗?jié)B等級(jí)不應(yīng)小于P20；混凝土抗氯離子滲透性試件的氯離子滲透電量不應(yīng)大于1200C，當(dāng)處于含氯鹽環(huán)境時(shí)，氯離子滲透電量不應(yīng)大于1000C。

3）混凝土力學(xué)性能

混凝土強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度，彈性模量不低于設(shè)計(jì)值。

3 新混凝土的拌制及試驗(yàn)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行方案優(yōu)選，確定施工用配合比，具體步驟如下：

3.1 原材料的選擇及技術(shù)性能

1）水泥選用海螺牌P·O42.5普通硅酸鹽水泥。

2）細(xì)骨料選用蚌埠池河（女珊瑚）中砂。

3）預(yù)應(yīng)力混凝土粗骨料為堅(jiān)硬耐久的碎石。

4）外加劑選用聚羧酸高性能減水劑

5）拌合用水符合現(xiàn)行國(guó)家《混凝土拌合用水標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ63）的要求。

6）摻合料選用某公司提供的CCM復(fù)合摻合料，該摻合料含兩種以上礦物材料，其特性為低活性、超細(xì)，在混凝土中作用的主要機(jī)理在于依靠物理方法填充混凝土漿體內(nèi)部孔隙，提高混凝土密實(shí)度；與其他摻合料相比，摻加這種超細(xì)摻合料后可顯著降低用水量，減少水泥用量，降低混凝土水化溫升，減少收縮，提高漿體硬化后的密實(shí)度和強(qiáng)度，保證混凝土硬化后具有良好的綜合性能。表1為實(shí)測(cè)的CCM復(fù)合摻合料技術(shù)性能參數(shù)。

表1 CCM復(fù)合摻合料技術(shù)性能

表2 現(xiàn)澆梁混凝土配合比

表3 混凝土拌合物性能

表4 混凝土耐久性參數(shù)

表5 混凝土強(qiáng)度及彈性模量參數(shù)

以上原材料中，除CCM復(fù)合摻合料外，其余各項(xiàng)原材料技術(shù)性能都應(yīng)符合客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件的規(guī)定。

3.2 預(yù)應(yīng)力高性能混凝土配合比的確定

參照供貨方提供的經(jīng)驗(yàn)值，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)，確定混凝土的配合比如表2所示：

3.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.3.1 混凝土拌合物性能

根據(jù)《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》測(cè)量混凝土拌合物性能，結(jié)果如表3所示。從表中可以看到混凝土拌合物無泌水，和易性良好，具有良好的攪拌和振搗效果，完全可以滿足從拌合、運(yùn)輸?shù)焦嘀?、振搗工序?qū)炷凉ぷ餍缘囊蟆?/p>

3.3.2 混凝土耐久性指標(biāo)

表4為按《普通混凝土長(zhǎng)期性能和耐久性能試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的混凝土耐久性能試驗(yàn)結(jié)果。從表中可以看到混凝土材料的抗凍性、抗裂性、抗?jié)B性等參數(shù)均滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

3.3.3 混凝土強(qiáng)度及彈性模量

表5為使用CCM復(fù)合摻合料時(shí)制作的混凝土標(biāo)準(zhǔn)試塊（150mm×150mm×150mm）在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的抗壓強(qiáng)度、彈性模量試驗(yàn)數(shù)據(jù)。從表中可以看到，標(biāo)養(yǎng)條件下，3d平均抗壓強(qiáng)度超過50MPa，彈性模量超過40GPa，標(biāo)養(yǎng)28d抗壓強(qiáng)度不低于64MPa，28d彈性模量不低于43GPa。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用CCM復(fù)合摻合料的混凝土力學(xué)性能可以滿足高速鐵路橋梁的要求。

3.3.4 結(jié)果分析

新制已加CCM復(fù)合摻合料的混凝土與未加CCM復(fù)合摻合料的混凝土相比，其達(dá)到脫模強(qiáng)度的時(shí)間縮短了一半以上，我們?cè)谑┕がF(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)環(huán)境下，創(chuàng)造了2d達(dá)到30MPa（設(shè)計(jì)強(qiáng)度的60%）拆模強(qiáng)度、3d達(dá)到50MPa（設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%）的施工紀(jì)錄?；炷猎缙趶?qiáng)度的提升，為縮短預(yù)張拉、初張拉齡期、實(shí)現(xiàn)早期張拉創(chuàng)造了必要條件。

此外，由于CCM復(fù)合摻合料替代等量水泥的超細(xì)粉體在拌合物中有很好的分散效應(yīng)和形貌效應(yīng)，具有改善工作性、減少坍落度損失的作用，可保證混凝土梁外觀平滑、光潔、美觀。

4 結(jié)論

綜上所述，以CCM復(fù)合摻合料等量替代部分水泥所配制的新型混凝土，通過骨料-基材的牢固粘結(jié)和結(jié)構(gòu)內(nèi)部密實(shí)度的提高，有效地實(shí)現(xiàn)了用水量的降低和早期強(qiáng)度的提高；新型混凝土不僅工作性、耐久性，力學(xué)性能等各項(xiàng)指標(biāo)均滿足高速鐵路混凝土梁的技術(shù)條件要求，而且具有理想的早強(qiáng)性能，為解決高速鐵路梁工程施工中因普通摻合料混凝土早期強(qiáng)度提升緩慢而延誤工期的難題提供了一種切實(shí)可行的途徑。