高速鐵路高性能混凝土與高性能減水劑

  一、高速鐵路發(fā)展與現(xiàn)狀

  目前高速軌道交通形式:

  輪軌構(gòu)造：高鐵輪軌（法國(guó)）最高試驗(yàn)時(shí)速—574.8km/h

  磁懸浮構(gòu)造：磁懸?。ㄈ毡荆┳罡咴囼?yàn)時(shí)速—581km/h

  世界第一條高速鐵路（簡(jiǎn)稱高鐵），日本東京—大坂新干線于1964年成功運(yùn)營(yíng)，時(shí)速220km/h，全長(zhǎng)515km；繼之法國(guó)于1983年建成巴黎—里昂TGV高鐵，時(shí)速270km/h，全長(zhǎng)388km。目前世界上已有高鐵營(yíng)業(yè)里程8763km，分布于日、法、德等10個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

  二、高速鐵路建設(shè)規(guī)劃

  高速鐵路在客運(yùn)市場(chǎng)有四大優(yōu)勢(shì)：一是速度快；二是安全可靠；三是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠；四是運(yùn)載量大。

  “十一五”建設(shè)目標(biāo)，新線17000km，其中高鐵（客運(yùn)專線）2000km，到“十三五”末（2020年）高鐵（客運(yùn)專線）將達(dá)到20000km。高鐵將形成“四縱四橫”、“三個(gè)城際快速客運(yùn)系統(tǒng)”和其他城際軌道交通

  “四縱”：北京－天津－南京－上海；北京－武漢－廣州－深圳；北京－沈陽(yáng)－哈爾濱；杭州－寧波－溫州－福州－深圳

  “四橫”：徐州－鄭州－蘭州；杭州－南昌－長(zhǎng)沙；青島－石家莊－太原；南京－武漢－重慶－成都

  三個(gè)城際客運(yùn)通道：環(huán)渤海地區(qū)，長(zhǎng)江三角、珠江三角地區(qū)

  高鐵快速客運(yùn)速度目標(biāo)值分為每小時(shí)200～250公里和300～350公里兩類

  三、鐵路高性能混凝土的技術(shù)要求和應(yīng)用規(guī)模

  1.HPC技術(shù)性能指標(biāo)

  高速鐵路客運(yùn)專線具有快速、動(dòng)力性強(qiáng)、安全性高、舒適、環(huán)保和減少養(yǎng)護(hù)維修的特點(diǎn)。為此要求主體混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)使用高耐久性、高體積穩(wěn)定性、高塑性的高性能混凝土，其主體砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年。

  建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限通常分四類：第1類：5年，臨時(shí)性結(jié)構(gòu)；第2類：25年，易于替換的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件；第3類：50年，普通房屋和結(jié)構(gòu)物；第4類：100年，紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)。

  美國(guó)：規(guī)定橋梁 不小于50～100年。

  歐洲：CCES01-2004規(guī)定分為三級(jí)：

  一級(jí)：重要土木工程或重要建筑物 100年；

  二級(jí)：次重要土木工程或一般建筑物 50年；

  三級(jí)：可替換的易損構(gòu)件 30年。

  2.鐵路工程特點(diǎn)

  傳統(tǒng)鐵路：70～90％有碴軌道線路（道碴＋軌枕）+10～30%橋、涵、隧

  高速鐵路：50～90％橋、涵、隧+50～100％無(wú)碴軌道板

  3. 主體結(jié)構(gòu)混凝土技術(shù)條件

  對(duì)高性能混凝土的技術(shù)要求，除了滿足強(qiáng)度和施工性能，其耐久性指標(biāo)都有相應(yīng)的規(guī)定。

  4. 配制高性能混凝土的必備條件

  配制高性能混凝土的必備條件是：使用優(yōu)質(zhì)的水泥，粗、細(xì)骨料，礦物摻合料和化學(xué)外加劑；低水灰（膠）比、合理的配合比設(shè)計(jì)。

  客運(yùn)專線對(duì)原材料的要求：

  水泥：宜選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，不宜使用早強(qiáng)水泥。

  礦物摻合料：應(yīng)選用品質(zhì)穩(wěn)定的粉煤灰、礦渣粉或硅灰。

  細(xì)骨料：潔凈天然中粗河砂，也可選用專門機(jī)組生產(chǎn)的人工砂，不宜使用山砂，不得使用海砂。

  粗骨料：潔凈碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂巖碎石。

  化學(xué)外加劑：須經(jīng)鐵道部鑒定或評(píng)審，并經(jīng)鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢驗(yàn)合格。

  5. 配合比選定的基本規(guī)定

  C30及以下混凝土的膠凝材料不宜高于400kg/m³;

  C35~40混凝土不宜高于450kg/m³;

  C50及以上混凝土不宜高于500 kg/m³;

  混凝土中粉煤灰摻量大于30％時(shí)，混凝土的水膠比不得大于0.45; 預(yù)應(yīng)力混凝土以及處于凍融破壞環(huán)境的混凝土中粉煤灰的摻量不宜大于30％。

  對(duì)于客運(yùn)專線混凝土預(yù)制梁，混凝土膠凝材料總量不應(yīng)超過(guò)500 kg/m³，水膠比不應(yīng)大于0.35。

  對(duì)于預(yù)制后張法預(yù)應(yīng)力鐵路簡(jiǎn)支T梁，混凝土水泥總量不宜小于400 kg/m³，混凝土膠凝材料總量不應(yīng)超過(guò)500 kg/m³，水膠比不應(yīng)大于0.35，摻合料的最大摻量不應(yīng)超過(guò)水泥質(zhì)量的25％。

  6. 高速鐵路高性能混凝土的應(yīng)用規(guī)模

  高性能混凝土：高和易性、高體積穩(wěn)定性、早強(qiáng)、高強(qiáng)、高結(jié)構(gòu)性能、高耐久性、高抗動(dòng)載疲勞等。

  高效減水劑：高適應(yīng)性（與水泥、礦物摻合料）、高減水率、引氣性、保塑、低有害物質(zhì)含量等。

  高鐵主體結(jié)構(gòu)HPC應(yīng)用規(guī)模：“十一五”高鐵建設(shè)規(guī)劃7000km，城際快速軌道交通2000km，其中橋、涵、隧占總延長(zhǎng)km的三分之二，計(jì)約6000km，每公里砼用量約40～50萬(wàn)立方，“十一五”HPC應(yīng)用規(guī)?？偭?.4～3.0億立方，平均 每年用量5000～6000萬(wàn)立方。