铁路高性能混凝土原材料及其选用分析

铁路高性能混凝土原材料及其选用分析

王宗顺

中国电力建设集团有限公司 北京市 100000

摘要：高性能混凝土在高层建筑、公路、铁路、桥梁、港口等工程中应用越来越多；然而有关技术人员对水泥、粗细骨料、水、外加剂等原材料控制不严格，导致高性能混凝土强度、耐久性能等有所降低。本文旨在通过阐述各种原材料对于高性能混凝土的重要性，探讨优化各种原材料控制的有效措施，对提高高性能混凝土的强度、耐久性，以及保证工程质量和安全具有一定的实际意义。

关键词：高性能混凝土；原材料；控制

近些年来，随着我国科技水平的发展和进步，高性能混凝土在高层建筑、公路、铁路、桥梁、港口等工程领域中得到越来越多的应用，对高性能混凝土性能的要求也越来越高。高性能混凝土，简称HPC，是一种新型的高技术混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上，采用现代混凝土技术制作的混凝土。高性能混凝土以耐久性作为设计的主要指标，针对不同的用途要求，在耐久性、工作性、适用性、强度、体积稳定性和经济性等性能方面要求很高；其配置特点是采用低水胶比，选用优质原材料，且必须掺加足够数量的矿物细掺料和高效外加剂，因此高性能混凝土对水泥、粗细骨料、水、外加剂等原材料要求极高，必须加强对其原材料控制方面的研究。

1原材料控制的有效措施

高性能混凝土的耐久性、强度、体积稳定性及匀质性等性能对原材料极为敏感，如果原材料控制不严格，就可能导致混凝土性能降低。本文从胶凝材料、集料、减水剂、拌合水、矿物掺和物等方面分析了各种原材料对于高性能混凝土的重要性，探讨优化各种原材料控制的有效措施。

2 胶凝材料

胶凝材料又称胶结料，是指通过物理、化学作用，使浆体变成坚固的固体，并能胶结其他物料，形成有一定机械强度的复合固体物质。

建筑工程中石灰、石膏、水泥、沥青、天然或合成树脂等均可用作胶凝材料，其中水泥强度较高，在空气中和水中都能硬化，而且能将砂、石等材料牢固地胶结在一起，因此被选为高性能混凝土的重要胶凝材料。水泥在高性能混凝土中所占的材料比重虽然只有20%左右，但是其品质和性能对高性能混凝土质量的影响至关重要，直接影响混凝土的强度、耐久性、外观质量等。一般来说，配制高性能混凝土时要选择统一标号、质量波动小、安定性好、含碱量低、含铝量低的水泥，不能一味追求高标号水泥，或过度重视水泥的早期强度，选择高性能混凝土用水泥时应重点做好水泥碱含量的控制，使其不能大于0.6%，避免因水泥的碱含量过高而引起高性能混凝土出现开裂现象。同时在水泥进场后，还要注意做好水泥的必留样和检测，并按照高性能混凝土配合比的要求做好水泥与外加剂的适应性及和易性试验，只有水泥的各项指标合格后才能使用。

3集料

集料分为粗集料和细集料两类，其中粗集料是指粒径大于4.75mm的碎石砾石或破碎砾石，细集料是指粒径小于4.75mm的天然砂、人工砂。集料在高性能混凝土中所占比例最高，骨料的强度、颗粒形状、颗粒级配、活性等性能直接影响到高性能混凝土的各项性能，因此集料是影响高性能混凝土性能的关键性因素。

（1）粗集料

一般来说高性能混凝土的粗集料尽量选择非活性、高强度、无杂质、颗粒表面粗糙，颗粒形状为球体或立方体的，不能选择颗粒形状为针状或片状的粗集料，同时还要注意颗粒级配的控制，使其在高性能混凝土中能够形成孔隙率低的密实集料骨架。对于高性能混凝土来说，粗集料的最大粒径不能过大，否则容易使石子和砂浆发生离析现象，导致高性能混凝土成型后匀质性较差，最大粒径也不能过小，否则会增大砂浆的用量、水泥产生的水化热增多，影响高性能混凝土的匀质性、力学性能、体积稳定性和耐久性等。

（2）细集料

一般来说，高性能混凝土的粗集料尽量选择非活性、级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、孔隙率小、细度适中的洁净天然中粗河砂。细集料的细度模数应控制在2.3～3.7之间，当细度模数小于2.5时，拌制的混凝土拌和物就会很粘稠，施工中难于振捣，且由于砂细，在满足相同和易性要求时，会增大水泥用量，这样不仅增加了成本，还影响高性能混凝土的耐久性、收缩裂缝等技术性能；当细度模数大于3.3时，容易引起新拌混凝土在运输浇筑过程中离析及保水性差，从而影响混凝土的内在质量与外观质量。

4外加剂

目前大多高性能混凝土的高性能都是通过减水剂实现的，通过有效利用减水剂，可以在科学减少拌合水用量的情况下，控制混凝土坍落度，改善混凝土流动性，并降低水胶比；而且通过减水剂引气作用产生的细小气泡，可以提高混凝土的抗冻性、匀质性，降低沁水率等，因此减水剂对于高性能混凝土的性能至关重要。一般来说，在选择高性能混凝土减水剂时要通过试验确定其掺加量和与水泥的相容性等性能，并合理地选择后掺法或分批添加法。

我国高性能混凝土中常用的减水剂为萘系高效减水剂与聚羧酸系高性能减水剂，这两种减水剂合成技术不一样，其工作性能也有所差别[7]。在高性能混凝土的拌制过程中，要注意选择与水泥适应性较好的减水剂，同时还要做好减水剂的留样和检测，避免因添加错误的减水剂而起到适得其反的作用。

5 加强原材料质量管理与控制的措施

5.1对供货商的要求

混凝土耗水量与骨料粒型密切相关，粒型还会对混凝土的耐久性能以及力学性能造成巨大的影响，所以为了使混凝土的质量得到有效的保障，必须采用反击破设备生产粗集料，试验所用的筛子也必须满足标准要求，严格把控各个环节从而使碎石整体规格和粒型符合要求。此外，拥有能够储存一定材料的专用码头是供应商必不可少的设施之一，以此来防范由于材料供应不足而造成混凝土质量下降的状况。

5.2对质检人员的要求

首先，质检员应做好源头把关的工作，贯彻落实源头把关制度。在运输阶段，技术主管部门应将专业的质检人员派遣到采石场或装运码头，开展初步控制检验工作。当码头接收每船材料后，质检人员应对材料进行初步的目测和取样调查，并且让供应商清洗干净碎石后才能进场。经过这一步骤，不仅可以做到初步控制原材料质量，还能够获得原材料供应是否存在问题的信息。其次，技术主管部门应同材料主管部门向结合，共同对混凝土的质量进行验收，并对供应商的合格情况作出评价，填写相应的评定表。最后，还可以通过原材料的进场验收过程实现对质量的把控，质检人员必须严格做好质量验收工作，把好质量关，不合格的材料必须严格做到退场处理。

5.3材料进场前的要求

材料进场之前需要通过质检人员目测的方式来初步筛查不合格的材料。然后针对进场的材料需要开展抽样检验工作。重点是要做好粗集料和细集料的级配、泥块含量、含泥量、压碎指标，以及细集料的云母含量和轻物质含量指标等检测工作。而且在经过上述检测工作之后，发现其中任何一项指标不符合要求需要将此材料清除出场地。

结束语

综上所述，高性能混凝土的使用越来越普遍，倘若原材料任何一部分出现质量不合格的情况，都会对高性能混凝土的质量造成不利的影响，因此物资人员、实验人员与技术人员应对原材料的质量进行严格把控，只有保证原材料的每项指标都符合要求才能保证混凝土的质量，才能为高速铁路施工项目的质量提供保障。

参考文献

[1]靳士成.高速铁路高性能混凝土的性能和应用[J].建筑工程技术与设计，2016（08）.

[2]王彦斌.浅谈高性能混凝土在高速铁路中的应用[J].世界华商经济年鉴?城乡建设.2013（05）.

[3]王军，徐莲，刘中心，陈景，梅群，王峰.高速铁路高性能混凝土原材料质量管理与控制技术[J].2011（02）.

[4]住房和城乡建设部标准定额司.工业和信息化部原材料工业司.高性能混凝土应用技术指南.北京：中国建筑工业出版社，2014.