聚羧酸系減水劑在高速鐵路預(yù)制梁中的應(yīng)用

余強

摘? 要：該文針對魯南高鐵臨沂東梁場對預(yù)應(yīng)力梁混凝土的技術(shù)要求，以混凝土的工作性能、力學(xué)性能及耐久性能為目標(biāo)，尤其以耐久性為核心，進行了C50預(yù)應(yīng)力梁的混凝土配合比設(shè)計。通過采用性能優(yōu)良的聚羧酸系高性能減水劑、低水膠比的技術(shù)路線，成功配制出高工作性能、良好的力學(xué)性能以及優(yōu)異的耐久性能的預(yù)應(yīng)力梁混凝土。最終該混凝土在臨沂東梁場得到了成功的應(yīng)用，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞：聚羧酸系高性能減水劑;高性能混凝土;力學(xué)性能

中圖分類號：TU528? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著現(xiàn)代社會的迅猛發(fā)展，建筑工程對混凝土也提出了更高的要求，從以前僅關(guān)注高性能，逐漸向兼顧綠色環(huán)保的方向發(fā)展。為滿足時代發(fā)展的需要，各單位在混凝土創(chuàng)新方面不斷加大投入力度，推動了高性能混凝土技術(shù)的快速發(fā)展。高性能混凝土作為一種新型的高技術(shù)混凝土，其主要是通過現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作而成，較普通混凝土來說，其性能顯著提高，其中耐久性是其主要設(shè)計指標(biāo)。高性能混凝土在實際應(yīng)用中會根據(jù)具體項目的用途要求采用高效外加劑，從該文來說，在魯南高鐵臨沂東梁場的建設(shè)中，設(shè)計采用聚羧酸系減水劑。

1 高性能混凝土

1.1 高效外加劑——聚羧酸系減水劑

高性能減水劑是高性能混凝土的核心部分，現(xiàn)利用的是第三代高性能減水劑——聚羧酸系減水劑，聚羧酸系減水劑不僅可以增強混凝土的耐久性、體積穩(wěn)定性、保塑性、抗?jié)B透性等性能，其本身還具有與環(huán)境友好的特點，因此近年來得到了普遍的認(rèn)可與應(yīng)用，其在提高混凝土性能的技術(shù)中發(fā)揮了重要作用。隨著近年來高鐵的快速發(fā)展，考慮到高鐵建設(shè)的需要，我國在聚羧酸系高性能減水劑中的投入不斷加大，推動其研發(fā)與應(yīng)用。基于高速鐵路高速動載荷和沖擊力大的特點，要求高速鐵路具有高耐久性、高保塑性以及高抗?jié)B透性等性能，為滿足高速鐵路的建設(shè)需求，高速鐵路的建設(shè)大比例采用混凝土高架橋，此外，隨著不斷的探索研究，近年來，也采用無砟軌道CRTS-III型板取代有砟軌道線路，并發(fā)現(xiàn)，在實際應(yīng)用中得到了很好的應(yīng)用效果。高架橋梁中梁體結(jié)構(gòu)具有不可忽視的作用，梁的材料選擇以及制備在高架橋梁的整體設(shè)計中都是非常重要的，鑒于高架橋梁的主要材料為混凝土，混凝土的高性能顯得至關(guān)重要，其也成為混凝土設(shè)計的主要目標(biāo)。

1.2 混凝土配合比設(shè)計技術(shù)條件及參數(shù)

根據(jù)《高速鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁》TB/T3432—2016的規(guī)定，擬定如下混凝土設(shè)計參數(shù)。1）設(shè)計混凝土強度等級：C50。2）混凝土抗?jié)B等級：大于P20。3）混凝土電通量：小于1000C。4）混凝土要求坍落度：180 mm～220 mm。

1.3 減水劑的性能

由于減水劑在提高混凝土性能方面起到關(guān)鍵作用，在實際應(yīng)用減水劑之前一定要保證減水劑符合各方面的要求，為此，要進行減水劑多方面的性能檢測，其中，主要的檢測項目包括水泥凈漿流動度、硫酸鈉含量、氯離子含量、總堿量和減水率等，在檢測過程中，要求嚴(yán)格按照檢查流程進行，檢測結(jié)束后，對比檢測結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)要求查看檢測數(shù)據(jù)是否符合要求，如果各項均符合要求，可以進行減水劑的添加，若其中含有不合格項則需要進行減水劑的優(yōu)化，待各項均達標(biāo)后再進行使用。

2 混凝土配合比和性能

2.1 混凝土混合比

混凝土的配合比直接影響了混凝土的性能，從混凝土配合比設(shè)計技術(shù)條件和參數(shù)要求可以看出，合理的配合比設(shè)計完成后，混凝土不僅具有高工作性和高強度性，還要具有高耐久性。在混凝土配合比設(shè)計時，想要滿足其強度和耐久性要求就要保證足夠低的水膠比，但是混凝土單方用水量比較低時，直接使用難以滿足混凝土的工作性要求，基于此，混凝土設(shè)計時必須選用一種具有高減水和高保塑性的減水劑才能保證其符合設(shè)計性能要求。根據(jù)上文提到的減水劑的性能檢測結(jié)果，推斷出要想保證各方面性能的合理配合比，應(yīng)選取減水劑的摻量為1.1%;此外，在混凝土中摻入一定量的摻合料也能改善混凝土的部分性能，該次配合比設(shè)計中采用的是粉煤灰單摻的方式。除了減水劑、粉煤灰和基本的水泥、水、石，考慮到混凝土的工作性和穩(wěn)定性還要加入合適的砂，最后確定混凝土的配合比。

2.2 新拌混凝土的工作性能

檢驗新拌混凝土工作性能的主要指標(biāo)包括坍落度、擴展度、含氣量、凝結(jié)時間和泌水率。混凝土的坍落度包括混凝土的保水性、流動性和黏聚性，其主要表現(xiàn)了混凝土的塑化性和可泵性，其主要影響因素包括級配變化、含水量、水泥溫度等。擴展度主要表現(xiàn)混凝土的流動性，其主要影響因素包括澆筑速度、運輸機械和攪拌時間。含氣量是指混凝土中混有的氣體含量。簡單來說，凝結(jié)時間就是指混凝土凝固所需要的時間。泌水率是指泌水量所占混凝土拌合物含水量的百分比，其中泌水量指混凝土拌合物顆粒不能吸收的水量。通過測量新拌混凝土的各種指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)混凝土具有較強的坍落度和擴展度的保持能力，含氣量的損失也很小，并且不泌水。表明新拌混合物在初期看來各方面性能很好，為后續(xù)混凝土使用創(chuàng)造了良好條件。

2.3 混凝土的力學(xué)性能

通過繪制抗壓強度、軸心抗壓強度、彈性模量與齡期的關(guān)系，可以看出混凝土的強度質(zhì)量。我們繪制新拌混凝土的上述關(guān)系圖后，發(fā)現(xiàn)混凝土的抗壓強度、軸心抗壓強度及彈性模量均隨著齡期的延長呈現(xiàn)增長趨勢，其中，混凝土的抗壓強度還有一個快速增長后基本穩(wěn)定的階段，快速增長與穩(wěn)定的分界時間為第十天，比較后發(fā)現(xiàn)，第十天以后混凝土的抗壓強度已達到標(biāo)準(zhǔn)，這為現(xiàn)場的施工提供了很好的強度保證。

2.4 混凝土的耐久性

混凝土的耐久性對與于混凝土能否用于工程建筑有著重大的影響，在新拌混凝土中，其配合比實際時基于耐久性主要考慮的因素包括抗開裂性、抗?jié)B透性和抗凍融性3個方面。在將1.1%的聚羧酸系高性能減水劑摻入混凝土后混凝土的抗收縮性能有明顯的提高。此外，聚羧酸系高性能減水劑還能有效改善混凝土水化產(chǎn)物的孔結(jié)構(gòu)，在很大程度上提高了混凝土的抗?jié)B透性和抗凍融性。

3 現(xiàn)場混凝土的應(yīng)用效果

臨沂東梁場目前已經(jīng)成功將新拌混凝土應(yīng)用于箱梁預(yù)制，箱梁預(yù)制成品表現(xiàn)出的良好效果，表明新拌混凝土的各性能達到預(yù)期效果，并保證了施工的進度。從現(xiàn)場的拆?；炷羴砜?，混凝土構(gòu)件表面平整光滑，表面氣泡非常少，致密均勻，色調(diào)一致，無砂線及砂斑等缺陷，表明混凝土的配合比以及其他一系列設(shè)計均符合臨沂東梁場對混凝土的需求標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)新拌混凝土在全線施工質(zhì)量中也一直處于領(lǐng)先的地位。

4 結(jié)語

通過使用聚羧酸系高性能減水劑，經(jīng)過配合比優(yōu)化設(shè)計成功配制出高性能混凝土，通過一系列的測試以及最后在臨沂東梁場的實踐應(yīng)用均表現(xiàn)出，該混凝土的高工作性能、高強度性能以及高耐久性能夠很好地滿足應(yīng)用要求，此外，拆模后的混凝土也表現(xiàn)出良好的外觀以及很好的力學(xué)性能，表明了該通過配合比優(yōu)化設(shè)計出的混凝土在臨沂東梁場具有很好的適用性。

參考文獻

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