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)
《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》描繪了我國鐵路發(fā)展的宏偉藍圖。到2020年,我國鐵路營業(yè)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(tǒng)(環(huán)渤海地區(qū)、長江三角洲地區(qū)、珠江三角洲地區(qū))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(jié)構(gòu)物的強度、耐久性,我國鐵路研發(fā)了高性能混凝土,并在高速鐵路主體結(jié)構(gòu)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(huán)),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(jù)28 d試驗結(jié)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(zhì)量的前提下,保證施工進度和工期需求。
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(shù)據(jù),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(yōu)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(guī)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%。
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(shù)的87.7%。
表1 哈大客運專線混凝土28、56 d強度結(jié)果對比
圖1 強度增長率分布百分比
哈大客運專線高性能混凝土28 d、56 d齡期電通量試驗結(jié)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(shù)的81.5%。
圖2 電通量降低百分比
由表3可以看出C50箱梁經(jīng)200次凍融循環(huán)后,混凝土28、56 d抗凍指標變化不大,且均遠遠滿足規(guī)范要求(質(zhì)量損失不大于5%,相對凍彈模量不低于60%)。質(zhì)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(jīng)300次凍融循環(huán)后,質(zhì)量損失及相對動彈模量值均較C50箱梁高,質(zhì)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(zhì)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(jié)果對比
表3 哈大客運專線混凝土抗凍性試驗結(jié)果(箱梁)
表4 哈大客運專線混凝土抗凍性試驗結(jié)果(墩臺)
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(fā)生變化,隨著水化反應的繼續(xù)進行,以及高性能混凝土摻加粉煤灰或磨細礦渣粉后所產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)物的電鏡照片,從照片可以看出,56 d結(jié)構(gòu)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(yōu)于28 d的微觀表現(xiàn)。
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
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(yōu)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?jié)B性指標和電通量為同一類型的表征指標,而且抗?jié)B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(jié)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(jié)果合格的情況下,可以審批高性能混凝土配合比,待56 d結(jié)果出來后進行調(diào)整。目前客運專線執(zhí)行的《高性能混凝土暫行技術條件》對各種環(huán)境條件下的混凝土原材料質(zhì)量、配合比參數(shù)(如水膠比、水泥用量、摻合料比例等)都進行了詳細的規(guī)定要求,按照這些規(guī)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(guī)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(guī)定值。
根據(jù)這個思路,哈大客運專線公司下發(fā)了《關于按28 d結(jié)果審批配合比的要求的通知》,明確規(guī)定,施工、監(jiān)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(jié)果審批配合比103組,經(jīng)試驗驗證其56 d試驗結(jié)果均超過了28 d試驗結(jié)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(zhì)量,又加快了施工進度。在施工過程中,對于重要的結(jié)構(gòu),也應用這一關系和思路進行質(zhì)量驗收,如墩臺齡期未到,可否架設箱梁,經(jīng)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。
(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(yōu)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(zhí)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(jié)果進行混凝土配合比的配和審批,但要注意該結(jié)果是偏于保守的,必要時應按56 d試驗結(jié)果再進行調(diào)整。
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