聚羧酸高性能减水剂在高速铁路高性能混凝土中的试验与应用

何克亮

（中铁二十局集团第一工程有限公司，江苏 苏州 215151）

0 前言

为了加强聚羧酸高性能减水剂在高性能混凝土中的应用我们应该对其试验，使聚羧酸高性能减水剂发挥最大的效益，带动我国高速铁路的建设。

1 高速铁路中高性能混凝土对外加剂的相关技术要求

我国铁道部于2005年9月的时候颁布了《施工质量验收补充标准》，该标准中对高性能混凝土外加剂的各种性能做出了规定，并于2009年的时候对该标准进行了修改，对外加剂提出了更加严格的要求。

同脂肪族、萘系以及氨基磺酸盐等混凝土高效减水剂对比，聚羧酸高性能减水剂的梳状分子结构是非常独特的，这种独特的分子结构具有较强的分散能力，适用于多种水泥。与此同时，这种减水剂掺量较少，常用的掺量是0.15%～0.25%（按照固含量计，下同），一般工程中使用的量0.1%～0.4%之间，当减水剂的掺加量在0.2%～0.4%之间的时候，混凝土前期的增强幅度早期可以达到30%～140%，后期可以达到20%～80%，减水率可以增加到20%～40%；除此之外这种减水剂还具有和易性好、综合性能优越、坍落度损失少以及无害杂质少等优先，这些优点可以有效的提高混凝土的抗冻性和抗渗性，对于配置高强度高性能混凝土有诸多益处。通过相应的对比试验可以看出，聚羧酸高性能减水剂与萘系减水剂相比可以满足高速铁路对减水剂的要求。

2 铁路工程中对TL-AH-1 型聚羧酸高性能减水剂的应用

由山西铁力建材有限公司生产的TL-AH-1 型聚羧酸高性能减水剂，主要是针对我国的高速铁路中的高性能混凝土，这个产品的减水性能非常强大，用它所配制的混凝土在早期和后期的强度都非常大，其混凝土的耐久性高、渗透性低，以上优点都满足了我国对高铁高性能混凝土外加剂的要求。

2.1 郑万铁路四标C30 混凝土的应用

郑万铁路河南段四标二分部起于北汝河特大桥266#桥墩，终于万州方向桥台，起止桩号为DK146+763.82～DK157+986.1。在跨越净肠河处设（32+48+32）m 连续梁，在跨S239 省道处设（48+80+48）m 连续梁，在跨红旗渠处设（40+72+40）m 连续梁，在跨宁洛高速处设（64+112+64）m 连续梁，在跨S241 省道处设（40+64+40）m 连续梁，在跨孟宝铁路处设（60+100+60）m 连续梁；共有6 联连续梁施工，其余均为预制简支铁路箱梁，线路长度11.222km，全部为桥梁工程，投资约5 亿元。该工程的施工环境为二级化学侵蚀环境（H2）和二级碳化环境（T2），由于工程施工环境的特殊性，外加剂的要求也相对较高。

该工程在施工的过程中，掺加的聚羧酸高性能减水剂是0.93%～1.20%，这样不但可以满足施工中对混凝土拌合物的要求，还可以使混凝土的耐久性和强度得到保障。工程在对试件进行现场抽样检查的时候，测得28 天C30 泵送混凝土的强度都在39.4～43.4MPa 的范围内（见表1），28 天的电通量则是834～877C，以上数据都满足T2、H2、 小于1200C 的要求。根据现场和室内的混凝土试验可以看出，这种聚羧酸高性能减水剂具有低氯离子含量、高减水率、低碱、强度高以及高工作性能等优点。

表1 现场抽样数据

2.2 郑万铁路四标混凝土试件强度和施工配合比应用分析

郑万铁路河南段四标二分部施工过程中的试件的强度基本和设计强度一致，随机抽查的试件强度和施工的配合比主要见表2。

表2 施工配合比与实际强度

2.3 郑万铁路四标C50 高性能混凝土的应用

整个标段使用的为高性能混凝土，其结构的使用寿命为100年。根据设计图纸中对高速铁路无碴轨道的预应力混凝土简支箱梁的要求，设计的混凝土参数有：（1）强度等级为C50；（2）28 天的电通量应该小于1000C；（3）坍落度范围是160～200mm。对混凝土的现场配置参数主要见表3。根据试验的数据，我们可以看出混凝土拌合物的配合比都符合相应的指标，由于预应力混凝土预制梁在制作的过程中环节和施工工艺繁多、对周期要求高、梁体张拉强度高，因此通过各项指标分析可以确定强度为C50-2 的水泥390kg/m3作为配合比。

表3 混凝土配合比设计及试验结果

在高铁施工的过程中，28 天混凝土的强度在 68.5～78.3MPa 范围内，且达到设计强度的137%～157%，在28 天弹性模量应该为40GPa 左右，除此之外，电通量也可以达到设计的相关要求。

2.4 某高速铁路特大桥的施工应用

该桥的总长是3126.96 米，主桥的宽度使13 米，简支梁的规格为 10×32m、连续刚构为(80m+3×145m+80m)、简支箱梁15×61m，连续梁为 (48m+80m+48m) 、简支梁规格为31×32m。桥中使用的混凝土量使23.4 万立方米，桥梁建成之后基本满足高速通行的要求。

该大桥的墩、桩及承台中聚羧酸高性能减水剂使用量巨大，施工中聚羧酸高性能减水剂制作的试验试件数据见表4，从63 组的抽查数据中可以看出实际的强度为设计强度的 130%～176%；从56 天的耐久性指标中看出电通量的设计值主要是800～2000C，而施工中的电通量只为362～627C；从28 天的观察数据中可以看出，混凝土没有明显的裂纹，满足设计要求。

表4 耐久性混凝土配合比设计及试验结果

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2.5 贵广铁路GGTj-13 标段中施工应用

中交四航局承建的贵广铁路GGTj-13 施工段始于三水青岐涌，途径三水南站，终于佛山机场周边，主要经过广东省佛山市境内。该施工段有9 座21.31km 的正线桥梁，1 座3.75km 隧道，路基长度为13.61km，2 座车站（三水南站、佛山西站）；2 座4.516km 的横江疏解区联络线桥梁，中基为2.688km；1 处箱梁制（存）梁场，3 座特大桥，全长为11.5km 的北江特大桥。根据相应的试验可以看出，高性能混凝土中使用聚羧酸高性能减水剂可以满足设计中的各项要求。

3 结束语

（1）我国对高速铁路设计年限一般是100年，所以跟传统的混凝土相比，高性能混凝土的耐久性基本满足这个要求。高性能混凝土配制过程使用的原材料都为最优质的，但是高性能混凝土需要依赖减水剂来提高自身的性能，而聚羧酸系减水剂优越的性能完全可以满足施工过程中对高性能混凝土的要求。

（2）聚羧酸高性能减水剂跟萘系、氨基磺酸盐以及脂肪族等高效减水剂相比分散性强且掺量少，与多种水泥都有良好的适配性。与此同时，加入该减水剂的混凝土坍落度损失小且性能优越，对提高高性能混凝土性能具有较大的作用。

（3）TL-AH-1 聚羧酸高性能减水剂在我国铁路工程中都有所应用，经试验可知，这些工程中的高性能混凝土都符合我国对混凝土的设计和施工要求。

综上所述，在高性能混凝土中运用聚羧酸高性能减水剂可以有效的提高施工中混凝土的质量，为我国高速铁路的施工创造了巨大的经济和社会效益，推动了我国混凝土技术的发展进程，给今后高速铁路的建设提供了数据支持。