高速铁路无砟轨道支承层配合比设计

农振华

摘要：本文介绍了高速铁路无砟轨道支承层两种材料的配合比设计，通过加大粉煤灰掺量、限制原材料的总碱含量、减小水胶比等措施，优选配合比控制胶凝材料和水的用量，降低支承层收缩开裂的风险，提高支承层耐久性能。

关键词：支承层 配合比 水硬性混合料 低塑性水泥混凝土

0 引言

新建贵广铁路GGTJ-6标段(D3K366+860～D3K429+154.54=D3K432 +924.235)无砟轨道支承层，设计使用年限为100年，所处环境为碳化环境，环境作用等级T1、T2。支承层作为路基本体与无砟轨道道床之间的中间层，支承层在无砟轨道中的作用与特重交通等级公路中的基层有相似之处，即应具备一定的承力，扩散应力和抗弯折能力，因此作为支承层材料要有很好的体积稳定性，支承层材料要进行严格的配合比设计试验，优选出最佳的配合比进行指导施工。

1 支承层配合比设计

支承层材料分为水硬性混合料和低塑性水泥混凝土两种，主要是根据施工方法对材料稠度的要求进行分类。在满足基本性能的前提下，支承层材料的配制应遵循一个基本原则，即采用较少的胶凝材料和较少的用水量。《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》中规定，支承层材料的技术条件应符和下列规定：

表一支承层材料的技术要求[1]

■

1.1 设计条件

使用材料：（见表二~表六）

水：桂林市灵川县饮用水

水泥：兴安海螺水泥股份有限公司海螺牌P·O42.5水泥

细骨料：广西桂林全州河砂

粗骨料：桂林市灵川大风东碎石场

粉煤灰：大唐华银金竹山电厂II级粉煤灰

以上原材料技术要求为进场检验要求，复检时需进行全项目的委外检验。

1.2 配合比设计

水硬性混合料设计

1.2.1 确定混合料中各种材料的掺配比例：

根据《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》说明表I选胶凝材料8%（其中粉煤灰掺量为30%），骨料掺配通过筛分后确定，粗骨料：细骨料为=60%：40%，粗骨料采用二级配5~10mm：10~31.5mm=25%：75%，各材料掺配比例：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）=5.6%：2.4%：36.8%：13.8%：41.4%

1.2.2 确定混合料的最佳含水率ωg，,opt、最大干密度ρg，dmax：

混合料采用2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%五个含水量按《TB10424-2010》进行击实试验[3]，得出混合料：

最佳含水率

ωopt=6.2%，最大干密度

ρdmax=2.28g/cm3

校正后最佳含水率

ωopt=5.2%，最大干密度

ρdmax=2.34g/cm3

1.2.3 确定每立方混合料的用水量：

mw=ρdmax×0.01ωopt=2340×0.052=122kg

1.2.4 根据混合料干密度和各材料掺配比例计算每立方混合料各材料用量（kg）：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）：

水=131:56：861:323:969:122

=1:0.43:6.57:2.47:7.40:0.93

水胶比=0.65

1.2.5 试拌采用三个配合比进行，其他两个以基准配合比水胶比分别增加和减少0.05，各材料用量见下表：

■

1.3 低塑性水泥混凝土配合比设计

1.3.1 确定水胶比

根据《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》说明表1选取水胶比=0.68。

1.3.2 选取用水量

根据《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》说明表1选取用水量=130kg。

1.3.3 计算胶凝材料用量

胶凝材料用量=用水量/水胶比=130/0.68=191

1.3.4 计算水泥、粉煤灰用量，粉煤灰掺量取30%

mc=191×(1-0.3)=134kg

mf=191×0.3=57kg

1.3.5 选取砂率为40%

1.3.6 计算配合比各材料用量（假定容重2350kg/m3）

水泥：粉煤灰：砂：碎石：水=134:57:812:1217:130

=1：0.43:6.06:9.08:0.97

1.3.7 试拌采用三个配合比进行，其他两个以基准配合比水胶比分别增加和减少0.05，各材料用量见下表：

■

1.3.8 无砟轨道材料配合比试验性能

①经试拌，水硬性混合料配合比的试验性能见下表：

■

②经试拌，低塑性水泥混凝土配合比的试验性能见下表：

■

1.3.9 理论配合比确定

根据上述试验结果，在满足设计和施工要求的条件下，本着经济节约、优选的原则，确定无砟轨道支承层混凝土理论配合比见下表：

■

2 总结

对于支承层材料的强度，以往的规范往往提出一个最低要求，即潜在的认为强度越高越好，至少在验收的时候是这样的。现行的暂行技术条件对强度提出了一个范围的要求，主要目的是希望适当的控制材料中的胶凝材料用量，防止因贪图施工便利而随意加大胶凝材料和水的用量，增大支承层收缩开裂的风险。支承层材料的收缩主要与浆体用量和密实度有关，浆体用量越少，密实度越高，构件收缩值越小。可参照以上配合比试验流程，优选出稠度、抗压强度、抗折强度、收缩率等性能合格的支承层材料配合比。

参考文献：

[1]科技基[2008]74号，客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件.

[2]TB10424-2010，铁路混凝土工程施工质量验收标准.

[3]TB10102-2010，铁路工程土工试验规程.

endprint

摘要：本文介绍了高速铁路无砟轨道支承层两种材料的配合比设计，通过加大粉煤灰掺量、限制原材料的总碱含量、减小水胶比等措施，优选配合比控制胶凝材料和水的用量，降低支承层收缩开裂的风险，提高支承层耐久性能。

关键词：支承层 配合比 水硬性混合料 低塑性水泥混凝土

0 引言

新建贵广铁路GGTJ-6标段(D3K366+860～D3K429+154.54=D3K432 +924.235)无砟轨道支承层，设计使用年限为100年，所处环境为碳化环境，环境作用等级T1、T2。支承层作为路基本体与无砟轨道道床之间的中间层，支承层在无砟轨道中的作用与特重交通等级公路中的基层有相似之处，即应具备一定的承力，扩散应力和抗弯折能力，因此作为支承层材料要有很好的体积稳定性，支承层材料要进行严格的配合比设计试验，优选出最佳的配合比进行指导施工。

1 支承层配合比设计

支承层材料分为水硬性混合料和低塑性水泥混凝土两种，主要是根据施工方法对材料稠度的要求进行分类。在满足基本性能的前提下，支承层材料的配制应遵循一个基本原则，即采用较少的胶凝材料和较少的用水量。《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》中规定，支承层材料的技术条件应符和下列规定：

表一支承层材料的技术要求[1]

■

1.1 设计条件

使用材料：（见表二~表六）

水：桂林市灵川县饮用水

水泥：兴安海螺水泥股份有限公司海螺牌P·O42.5水泥

细骨料：广西桂林全州河砂

粗骨料：桂林市灵川大风东碎石场

粉煤灰：大唐华银金竹山电厂II级粉煤灰

以上原材料技术要求为进场检验要求，复检时需进行全项目的委外检验。

1.2 配合比设计

水硬性混合料设计

1.2.1 确定混合料中各种材料的掺配比例：

根据《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》说明表I选胶凝材料8%（其中粉煤灰掺量为30%），骨料掺配通过筛分后确定，粗骨料：细骨料为=60%：40%，粗骨料采用二级配5~10mm：10~31.5mm=25%：75%，各材料掺配比例：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）=5.6%：2.4%：36.8%：13.8%：41.4%

1.2.2 确定混合料的最佳含水率ωg，,opt、最大干密度ρg，dmax：

混合料采用2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%五个含水量按《TB10424-2010》进行击实试验[3]，得出混合料：

最佳含水率

ωopt=6.2%，最大干密度

ρdmax=2.28g/cm3

校正后最佳含水率

ωopt=5.2%，最大干密度

ρdmax=2.34g/cm3

1.2.3 确定每立方混合料的用水量：

mw=ρdmax×0.01ωopt=2340×0.052=122kg

1.2.4 根据混合料干密度和各材料掺配比例计算每立方混合料各材料用量（kg）：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）：

水=131:56：861:323:969:122

=1:0.43:6.57:2.47:7.40:0.93

水胶比=0.65

1.2.5 试拌采用三个配合比进行，其他两个以基准配合比水胶比分别增加和减少0.05，各材料用量见下表：

■

1.3 低塑性水泥混凝土配合比设计

1.3.1 确定水胶比

根据《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》说明表1选取水胶比=0.68。

1.3.2 选取用水量

根据《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》说明表1选取用水量=130kg。

1.3.3 计算胶凝材料用量

胶凝材料用量=用水量/水胶比=130/0.68=191

1.3.4 计算水泥、粉煤灰用量，粉煤灰掺量取30%

mc=191×(1-0.3)=134kg

mf=191×0.3=57kg

1.3.5 选取砂率为40%

1.3.6 计算配合比各材料用量（假定容重2350kg/m3）

水泥：粉煤灰：砂：碎石：水=134:57:812:1217:130

=1：0.43:6.06:9.08:0.97

1.3.7 试拌采用三个配合比进行，其他两个以基准配合比水胶比分别增加和减少0.05，各材料用量见下表：

■

1.3.8 无砟轨道材料配合比试验性能

①经试拌，水硬性混合料配合比的试验性能见下表：

■

②经试拌，低塑性水泥混凝土配合比的试验性能见下表：

■

1.3.9 理论配合比确定

根据上述试验结果，在满足设计和施工要求的条件下，本着经济节约、优选的原则，确定无砟轨道支承层混凝土理论配合比见下表：

■

2 总结

对于支承层材料的强度，以往的规范往往提出一个最低要求，即潜在的认为强度越高越好，至少在验收的时候是这样的。现行的暂行技术条件对强度提出了一个范围的要求，主要目的是希望适当的控制材料中的胶凝材料用量，防止因贪图施工便利而随意加大胶凝材料和水的用量，增大支承层收缩开裂的风险。支承层材料的收缩主要与浆体用量和密实度有关，浆体用量越少，密实度越高，构件收缩值越小。可参照以上配合比试验流程，优选出稠度、抗压强度、抗折强度、收缩率等性能合格的支承层材料配合比。

参考文献：

[1]科技基[2008]74号，客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件.

[2]TB10424-2010，铁路混凝土工程施工质量验收标准.

[3]TB10102-2010，铁路工程土工试验规程.

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摘要：本文介绍了高速铁路无砟轨道支承层两种材料的配合比设计，通过加大粉煤灰掺量、限制原材料的总碱含量、减小水胶比等措施，优选配合比控制胶凝材料和水的用量，降低支承层收缩开裂的风险，提高支承层耐久性能。

关键词：支承层 配合比 水硬性混合料 低塑性水泥混凝土

0 引言

新建贵广铁路GGTJ-6标段(D3K366+860～D3K429+154.54=D3K432 +924.235)无砟轨道支承层，设计使用年限为100年，所处环境为碳化环境，环境作用等级T1、T2。支承层作为路基本体与无砟轨道道床之间的中间层，支承层在无砟轨道中的作用与特重交通等级公路中的基层有相似之处，即应具备一定的承力，扩散应力和抗弯折能力，因此作为支承层材料要有很好的体积稳定性，支承层材料要进行严格的配合比设计试验，优选出最佳的配合比进行指导施工。

1 支承层配合比设计

支承层材料分为水硬性混合料和低塑性水泥混凝土两种，主要是根据施工方法对材料稠度的要求进行分类。在满足基本性能的前提下，支承层材料的配制应遵循一个基本原则，即采用较少的胶凝材料和较少的用水量。《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》中规定，支承层材料的技术条件应符和下列规定：

表一支承层材料的技术要求[1]

■

1.1 设计条件

使用材料：（见表二~表六）

水：桂林市灵川县饮用水

水泥：兴安海螺水泥股份有限公司海螺牌P·O42.5水泥

细骨料：广西桂林全州河砂

粗骨料：桂林市灵川大风东碎石场

粉煤灰：大唐华银金竹山电厂II级粉煤灰

以上原材料技术要求为进场检验要求，复检时需进行全项目的委外检验。

1.2 配合比设计

水硬性混合料设计

1.2.1 确定混合料中各种材料的掺配比例：

根据《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》说明表I选胶凝材料8%（其中粉煤灰掺量为30%），骨料掺配通过筛分后确定，粗骨料：细骨料为=60%：40%，粗骨料采用二级配5~10mm：10~31.5mm=25%：75%，各材料掺配比例：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）=5.6%：2.4%：36.8%：13.8%：41.4%

1.2.2 确定混合料的最佳含水率ωg，,opt、最大干密度ρg，dmax：

混合料采用2.0%、4.0%、6.0%、8.0%、10.0%五个含水量按《TB10424-2010》进行击实试验[3]，得出混合料：

最佳含水率

ωopt=6.2%，最大干密度

ρdmax=2.28g/cm3

校正后最佳含水率

ωopt=5.2%，最大干密度

ρdmax=2.34g/cm3

1.2.3 确定每立方混合料的用水量：

mw=ρdmax×0.01ωopt=2340×0.052=122kg

1.2.4 根据混合料干密度和各材料掺配比例计算每立方混合料各材料用量（kg）：

水泥：粉煤灰：砂：碎石（5~10mm：10~31.5mm）：

水=131:56：861:323:969:122

=1:0.43:6.57:2.47:7.40:0.93

水胶比=0.65

1.2.5 试拌采用三个配合比进行，其他两个以基准配合比水胶比分别增加和减少0.05，各材料用量见下表：

■

1.3 低塑性水泥混凝土配合比设计

1.3.1 确定水胶比

根据《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》说明表1选取水胶比=0.68。

1.3.2 选取用水量

根据《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》说明表1选取用水量=130kg。

1.3.3 计算胶凝材料用量

胶凝材料用量=用水量/水胶比=130/0.68=191

1.3.4 计算水泥、粉煤灰用量，粉煤灰掺量取30%

mc=191×(1-0.3)=134kg

mf=191×0.3=57kg

1.3.5 选取砂率为40%

1.3.6 计算配合比各材料用量（假定容重2350kg/m3）

水泥：粉煤灰：砂：碎石：水=134:57:812:1217:130

=1：0.43:6.06:9.08:0.97

1.3.7 试拌采用三个配合比进行，其他两个以基准配合比水胶比分别增加和减少0.05，各材料用量见下表：

■

1.3.8 无砟轨道材料配合比试验性能

①经试拌，水硬性混合料配合比的试验性能见下表：

■

②经试拌，低塑性水泥混凝土配合比的试验性能见下表：

■

1.3.9 理论配合比确定

根据上述试验结果，在满足设计和施工要求的条件下，本着经济节约、优选的原则，确定无砟轨道支承层混凝土理论配合比见下表：

■

2 总结

对于支承层材料的强度，以往的规范往往提出一个最低要求，即潜在的认为强度越高越好，至少在验收的时候是这样的。现行的暂行技术条件对强度提出了一个范围的要求，主要目的是希望适当的控制材料中的胶凝材料用量，防止因贪图施工便利而随意加大胶凝材料和水的用量，增大支承层收缩开裂的风险。支承层材料的收缩主要与浆体用量和密实度有关，浆体用量越少，密实度越高，构件收缩值越小。可参照以上配合比试验流程，优选出稠度、抗压强度、抗折强度、收缩率等性能合格的支承层材料配合比。

参考文献：

[1]科技基[2008]74号，客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件.

[2]TB10424-2010，铁路混凝土工程施工质量验收标准.

[3]TB10102-2010，铁路工程土工试验规程.

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