1、II型轨道板混凝土配合比设计方案型轨道板混凝土配合比设计方案中国建筑材料科学研究总院中国建筑材料科学研究总院王王 玲玲20081024京沪公司板厂建设工作会议京沪公司板厂建设工作会议1主要内容主要内容一、铁道部无砟轨道混凝土材料研究项目介绍一、铁道部无砟轨道混凝土材料研究项目介绍二、二、型轨道板及对混凝土要求型轨道板及对混凝土要求三、三、型轨道板混凝土配合比设计方案型轨道板混凝土配合比设计方案1. 研究思路2. 提高早期强度的技术途径3. 混凝土试验及性能4. 实尺板的生产5. 成本分析四、结论四、结论五、建议五、建议2一、铁道部无砟轨道混凝土材料研究项目介绍31. 项目简介铁道部科技研究开发
2、计划项目重大课题 “无砟轨道结构混凝土材料的试验研究-B”，编号 2007G044-L-2。项目采取产学研结合的模式开展创新研究，8家单位合作。2006年2008年。42. 课题背景 京津客运专线采用德国BOGL公司无砟轨道技术，在实际生产中存在一些问题：（1）我国水泥的细度通常控制在320380m2/kg，超细水泥不属于常规供应品种，超细水泥销售价格大约为1000元/吨，大大增加了生产成本；（2）由于特种加工的超细水泥不属于大宗产品，当博格板生产有大量需求时，有潜在的供不应求的危机；（3）在生产博格板的过程中，混凝土的胶凝材料全为超细水泥，混凝土的后期强度的增长有限，耐久性存在问题；（4）混
3、凝土的氯离子渗透系数不能满足要求。53. 课题研究的意义消化吸收引进的德国技术。利用我国高性能混凝土配制技术，采用大宗的硅酸盐水泥代替德国技术中的超细水泥生产无砟轨道板，研发出技术指标达到德国技术要求，长期性能符合我国现有的铁路混凝土耐久性标准要求，同时适合我国国情的混凝土技术。达到原材料易得，提高混凝土结构耐久性能，并降低混凝土生产成本的目的。 64. 主要研究内容（1）轨道板混凝土材料的配制新技术及其物理、力学性能及长期耐久性能。（2）轨道板混凝土材料防裂性能研究。（3）新技术混凝土材料生产工艺调整和配合。75. 关键技术采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥替代超细水泥，通过矿物掺合料和化学外加
4、剂的联合使用，调整胶凝材料早期水化进程，达到混凝土早期强度技术指标的要求；通过降低混凝土结构各种缺陷，达到混凝土各项耐久性技术指标的要求；通过材料之间相互匹配的研究，在保证性能的前提下，降低混凝土成本。86. 项目组织形式中国建筑材料科学研究总院、铁道科学研究院、中铁十四局各自分别完成一套新型无砟轨道板混凝土技术。铁道部工管中心提供技术指导和外部协调；武广客运专线负责项目成果无砟轨道板的应用。中国建材院+中铁丰桥桥梁有限公司=150块板铁道科学研究院+中铁丰桥桥梁有限公司=150块板中铁十四局+北京中铁房山桥梁有限公司 =150块板铁道科学研究院+北京中铁房山桥梁有限公司 =150块板97.
5、项目进展2008年3月13日 阶段成果审查会2008年4月7月 实尺板的生产、安装2008年12月 结题10二、型轨道板及对混凝土要求11博格板博格板12京津博格板13型轨道板型轨道板14型轨道板混凝土要求德国博格板混凝土技术指标：混凝土设计标号C55，弹性模量大于35700MPa，抗弯强度67MPa；在生产工艺条件下，16h混凝土抗压强度大于48MPa；混凝土芯部温度55为宜，不宜超过60。第条是技术难点。按照德方要求，采用超细P.52.5水泥（水泥的比表面积在550600m2/kg）配制混凝土，在水灰比为0.4的条件下达到16h混凝土抗压强度大于48MPa的技术指标。15型轨道板技术经济指
6、标设计标号满足C55要求，弹性模量大于35.7GPa，抗弯强度大于6 MPa ；模拟生产工艺条件下，16小时混凝土强度大于48MPa，满足早期脱模强度的要求；工作性满足施工的要求；芯部温度55为宜，不宜超过60；抗冻性F300，抗渗性P20，电通量1000C，以确保混凝土的耐久性，满足结构使用年限要求；成本明显低于目前德国技术的混凝土配比。16三、三、 II型轨道板混凝土配合比设计型轨道板混凝土配合比设计方案方案汇报内容：汇报内容：中铁丰桥桥梁有限公司和中国建材总院共中铁丰桥桥梁有限公司和中国建材总院共同研究、中试和实尺板试验完成的工作。同研究、中试和实尺板试验完成的工作。171. 研究思路采
7、用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥替代超细水泥，通过矿物掺合料和化学外加剂的复合使用，调整胶凝材料早期水化进程，达到混凝土早期强度技术指标的要求；通过降低混凝土结构各种缺陷，达到混凝土各项耐久性技术指标的要求；通过材料之间相互匹配的研究，在保证性能的前提下，降低混凝土成本。182. 提高混凝土早期强度的技术措施超细水泥超细水泥特种水泥特种水泥+普硅水泥普硅水泥提高早期养护温度（蒸养）提高早期养护温度（蒸养）通用水泥通用水泥+各种技术措施各种技术措施技术难点：技术难点：技术难点：技术难点：1616小时小时小时小时混凝土混凝土混凝土混凝土抗压强度抗压强度抗压强度抗压强度大于大于大于大于48MPa48MP
8、a192. 提高混凝土早期强度的技术措施超细水泥超细水泥 成本高，潜在供应不足成本高，潜在供应不足耐久性问题耐久性问题特种水泥特种水泥+普硅水泥普硅水泥 施工性能不易控制施工性能不易控制耐久性能仍存争议耐久性能仍存争议特种水泥成本较高特种水泥成本较高生产规模较小生产规模较小提高早期的养护温度（蒸养）提高早期的养护温度（蒸养）不符合生产工艺不符合生产工艺通用水泥通用水泥+各种技术措施各种技术措施 符合国情、现有规范符合国情、现有规范202. 提高混凝土早期强度的技术措施通用硅酸盐水泥通用硅酸盐水泥（1）选择合适的水泥）选择合适的水泥（2）适当降低水灰比）适当降低水灰比（3）选择优质减水剂）选择优
9、质减水剂（4）选择合适的掺合料）选择合适的掺合料各种技术措施各种技术措施21通用硅酸盐水泥的组分和代号 注：a本组分材料为活性混合材料，其中允许用不超过水泥质量8%的非活性混合材料或不超过水泥质量5%的窑灰代替。 （）选择合适的水泥（）选择合适的水泥品种代号组 分（质量分数）熟料+石膏粒化高炉矿渣火山灰质混合材料粉煤灰石灰石硅酸盐水泥PI100-P955-95-5普通硅酸盐水泥PO80且5且20a-矿渣硅酸盐水泥PSA50且20且50b-PSB30且50且70b-火山灰质硅酸盐水泥PP60且20且40c-粉煤灰硅酸盐水泥PF60且20且40d-复合硅酸盐水泥PC50且20且50e22水泥标准的
10、比较项目项目德国指标（超细）德国指标（超细）铁路标准铁路标准国家标准国家标准比表面积，比表面积，m2/kg500600300350SO3含量，含量，%3.03.03.5碱含量，碱含量，%0.60.6氯离子含量，氯离子含量，%0.10.060.06抗压强度，抗压强度，MPa2d40符合国标国标28d65 （）选择合适的水泥（）选择合适的水泥23国家水泥标准指标品种品种强度等级强度等级抗压强度，抗压强度，MPa3d28d硅酸盐硅酸盐水泥水泥42.517.042.542.5R22.052.523.052.552.5R27.062.528.062.562.5R32.0普通硅酸普通硅酸盐水泥盐水泥42.
11、517.042.542.5R22.052.523.052.552.5R27.0（）选择合适的水泥（）选择合适的水泥24不同水泥的性能指标检测项目检测项目超细超细水泥水泥兴发兴发P.I42.5兴发兴发P.O42.5三友三友P.O52.5某厂某厂P.O42.5比表面积，比表面积，m2/kg589348325391358混合材品种混合材品种无无无无石灰石石灰石5%、 矿渣矿渣8%石灰石石灰石5%、 矿渣矿渣7%石灰石、石灰石、 矿渣矿渣混合材掺量，混合材掺量，%00131220抗压抗压 强度，强度，MPa 2d39.319.017.424.8 15.33d44.325.223.731.223.628
12、d63.654.549.857.347.6（）选择合适的水泥（）选择合适的水泥25不同水泥对混凝土早期强度的影响序序号号混凝土配合比，混凝土配合比，kg/m3坍落坍落度度 mm抗抗压强强度，度，MPa水泥水泥砂砂碎石碎石水水Grace16h1d28d1440超细水泥7361104170618028.138.282.42440兴发P.73611041705.518019.327.466.33440兴发P.O73611041705.519514.124.661.44440三友P.O73611041705.520015.524.163.65440 某厂P.O73611041705.519011.62
13、0.257.1注：抗压强度为标养强度注：抗压强度为标养强度（）选择合适的水泥（）选择合适的水泥26 不同水泥品种对早期强度的影响 （）选择合适的水泥（）选择合适的水泥27不同水泥对早期强度的影响试验小结不同水泥的混合材掺量差别很大：超细水泥和兴发P.42.5是没有混合材的硅酸盐水泥， 三友冀东P.O52.5掺了5%的石灰石和7%的矿渣，兴发P.O42.5掺了5%的石灰石和8%的矿渣，某厂P.O42.5水泥的混合材掺量最多，超过20%。超细水泥16h早期强度最高，其次是兴发P.42.5水泥，三友冀东P.O52.5和兴发P.O42.5的早期强度也较高，某厂P.O42.5强度最低，不同水泥品种的早期
14、强度差别还是较大的。混合材的掺量对混凝土早期强度的发展有较大影响。 （）选择合适的水泥（）选择合适的水泥28不同水灰比对混凝土强度的影响 序序号号混凝土配合比，混凝土配合比，kg/m3水水灰灰比比坍落坍落度度mm抗抗压强强度，度，MPa水泥水泥砂砂碎石碎石水水Grace16h1d28d6440兴发P.73611041705.50.4019019.428.260.67440兴发P.73611041605.80.3720023.132.667.48440兴发P.73611041506.00.3521027.839.477.19440兴发P.73611041406.50.3321030.546.28
15、5.3（）适当降低水灰比（）适当降低水灰比29不同水灰比对混凝土强度的影响 l 降低水灰比能增加混凝土的早期强度降低水灰比能增加混凝土的早期强度l 用用P.O水泥，水泥，W/C=0.4设计设计C55的混凝土，水灰比偏大，应适当降低的混凝土，水灰比偏大，应适当降低（）适当降低水灰比（）适当降低水灰比30国内减水剂的生产应用现状 品种齐全，产品性能不断提高 萘系为主，新品种快速发展 新型的聚羧酸系高效减水剂发展迅速，形成基本系列：标准型、缓凝型、早强型、保坍型、减缩型、降粘型。3.选择优质的高效减水剂选择优质的高效减水剂31聚羧酸系减水剂32HM-Z聚羧酸系减水剂HM-Z聚羧酸系减水剂采用大分子量
16、（2500）的原料，通过接枝聚合等技术，使得分子结构具有短主链、长侧链的特点，可提高早期强度。HM-Z聚羧酸系减水剂产品具有早期强度高、保塑性能好的特点，达到了国外同类产品的性能指标，但产品价格比国外同类产品要低，也为降低博格板生产成本有了更多的选择。 3.选择优质的高效减水剂选择优质的高效减水剂With chemical admixture,With chemical admixture, the possibilities are endless the possibilities are endless33减水剂的性能检测项目检测项目SikaGraceHM-ZSMFH减水率，减水率，%3132302221含气量，含气量，%2.54.64.71.82.3抗压强度抗压强度比，比，% 3d1931962011811757d17618118615614628d151155165143132固体含量，固体含量，%2020202040注：按注：按注：按注：按GB8076GB8076方法检测方法检测方法检测方法检测3.选择优质的高效减水剂选择优质的高效减水剂34减水剂对混凝土早期强度的影响 序
