VIVID聚羧酸超塑化劑在高速鐵路工程中的應(yīng)用
2006-12-18 00:00
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林忠斌 馮中軍 張德根 劉煒峰 俞明輝
（上海三瑞高分子材料有限公司，上海， 200237 ）
【摘 要】 本文研究了VIVID聚羧酸超塑化劑在客運(yùn)專線溫福段高性能混凝土上的應(yīng)用性能。結(jié)果表明，在本文試驗范圍內(nèi)VIVID聚羧酸超塑化劑與水泥的適應(yīng)性和保坍性好，而且混凝土含氣量、56d電通量得到有效的保證?；炷恋母黜椥阅苤笜?biāo)均能滿足《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》對外加劑性能指標(biāo)的要求，為VIVID聚羧酸超塑化劑在客運(yùn)專線高性能混凝土中的推廣應(yīng)用提供了參考。
【關(guān)鍵詞】 VIVID聚羧酸超塑化劑；適應(yīng)性；保坍性；含氣量；56d電通量；混凝土
一、 前言
鐵路中長期發(fā)展規(guī)劃中計劃修建的“四縱四橫”鐵路快速客運(yùn)專線以及三個城際快速客運(yùn)系統(tǒng)，將連接我國廣闊的華北平原、東北地區(qū)、長江三角洲地區(qū)、珠江三角洲地區(qū)、西北地區(qū)、西南地區(qū)等「1」。其中鐵路快速客運(yùn)專線超過7000公里，主要包括京滬、京廣、京哈、沈大、隴海等，列車時速將達(dá)到200至300公里。鐵路客運(yùn)專線對橋上軌道的平順性要求很高，橋梁不僅應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度，還要求混凝土徐變小，耐久性好。
2005年鐵道部科學(xué)技術(shù)司發(fā)布了《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》，提高了對外加劑性能指標(biāo)的要求，見表1外加劑的性能要求。
表1 外加劑的性能要求
聚羧酸類超塑化劑由于具有摻量低、減水率高、混凝土拌合物和易性和坍落度保持性能優(yōu)異、增強(qiáng)減縮效果顯著、低堿含量、低氯離子含量、水泥適應(yīng)性好、綠色環(huán)保等優(yōu)點，對于混凝土的綜合性能有質(zhì)的提高，已經(jīng)成為配制高性能混凝土不可缺少的第五組分[2]。聚羧酸類超塑化劑不但符合《客運(yùn)專線高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》所要求的外加劑技術(shù)指標(biāo)，而且能夠滿足高鐵高性能混凝土的設(shè)計要求。
聚羧酸類超塑化劑已經(jīng)作為客運(yùn)專線高性能混凝土工程的指定外加劑，并在工程中獲得了廣泛的應(yīng)用。
上海三瑞高分子材料有限公司在成功設(shè)計和合成了一系列具有不同長度和結(jié)構(gòu)的聚氧烷基大單體基礎(chǔ)上，開發(fā)了VIVID系列三大類不同分子結(jié)構(gòu)的聚羧酸超塑化劑。這些不同結(jié)構(gòu)的聚羧酸超塑化劑在全國多條客運(yùn)專線工程中得到了應(yīng)用，見表2。
表2 VIVID系列聚羧酸超塑化劑在客運(yùn)專線工程中的應(yīng)用
二、VIVID聚羧酸超塑化劑在鐵路客運(yùn)專線工程中的應(yīng)用
以客運(yùn)專線溫福段為例，研究了VIVID聚羧酸超塑化劑在客運(yùn)專線高性能混凝土上的應(yīng)用性能。
2.1 原材料及分析
（1）水泥及摻合料
南京雙猴P.O.42.5水泥：南京雙龍集團(tuán)水泥廠提供，其物理力學(xué)性能見表3。
表3 水泥物理力學(xué)性能
“榕能”牌二級粉煤灰：長樂榕能粉煤灰開發(fā)有限公司提供。其化學(xué)成分及物理性能見表4。
表4 粉煤灰技術(shù)性能
上海寶鋼礦粉S95：其化學(xué)成分及物理性能見表5。
表5 礦粉技術(shù)性能
（2）集料
細(xì)集料：閩江中砂，屬二區(qū)中砂，其技術(shù)指標(biāo)見表6。
表6 砂技術(shù)指標(biāo)
粗集料：碎石，粒徑5~25mm，連續(xù)粒級，壓碎值8.0%，針片狀含量8.0%。其技術(shù)指標(biāo)見表7。
表7 石技術(shù)指標(biāo)
2.2外加劑-VIVID系列聚羧酸超塑化劑的技術(shù)指標(biāo)及性能特點
VIVID系列聚羧酸超塑化劑的特點是低堿、低氯、低引氣、高減水、坍落度損失小、不泌水、不離析，并顯著增強(qiáng)混凝土的流動性、強(qiáng)度和耐久性。與萘系高效減水劑相比，既保持了分散性高、減水率高的優(yōu)點，又克服了坍落度損失大的缺點，使混凝土的各項性能得到進(jìn)一步改善。
在客運(yùn)專線溫福鐵路工程中，使用的是VIVID-600聚羧酸超塑化劑。
其理化性能指標(biāo)為：液態(tài)橙色，無沉淀，含固量22%，密度1.06g/ml。
按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB8076-1997檢測，技術(shù)性能指標(biāo)見表8。
表8 VIVID-600聚羧酸超塑化劑技術(shù)性能指標(biāo)
2.3 試驗方法
（1）采用正交試驗，各標(biāo)號混凝土配合比見表9所示，采用不同種類礦物質(zhì)摻合料進(jìn)行試驗，混凝土坍落度出機(jī)控制在（200±20）mm范圍。
（2）試件的制作：試件尺寸為150mm×150mm×150mm，采用攪拌機(jī)拌和30L，機(jī)械振動臺成型。
（3）養(yǎng)護(hù)方法及齡期：采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，試件成型24h后拆模，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)至3d、7d、28d和56d四個齡期。
（4）混凝土坍落度及損失與試件的強(qiáng)度檢測按照GB/T50080－2002《普通混凝土拌和物性能試驗方法》進(jìn)行；混凝土凝結(jié)時間按JGJ70-90《砂漿凝結(jié)時間測定方法》進(jìn)行；混凝土電通量按ASTM C1202進(jìn)行。
表9 試驗配合比
2.4試驗結(jié)果及分析
（1）VIVID聚羧酸超塑化劑對高性能混凝土工作性的影響
聚羧酸超塑化劑具有更廣泛的適應(yīng)性，如表8中混凝土坍落度保持性。
表8 混凝土試驗結(jié)果
（2）VIVID聚羧酸超塑化劑在客運(yùn)專線混凝土中的性能表現(xiàn)及分析
l在客運(yùn)專線混凝土中，VIVID聚羧酸超塑化劑對水泥中摻入粉煤灰、礦粉等各種礦物質(zhì)摻合料配伍的體系具有較強(qiáng)適應(yīng)性。通過與粉煤灰、礦粉的配伍以及VIVID聚羧酸超塑化劑的使用，能有效地改善混凝土的工作性。
l對混凝土工作性的影響
高性能混凝土用水量通常范圍宜采用145～160㎏/m3，過低常出現(xiàn)混凝土粘度過大、含氣量過??；過高常出現(xiàn)混凝土和易性不良、氣泡過多過大、56d電通量通不過。VIVID聚羧酸超塑化劑能有效調(diào)節(jié)和改善混凝土的各項性能指標(biāo)。
l對含氣量的影響
由表8可見，C30～C40應(yīng)控制含氣量4.5～5.0%,C50～C60應(yīng)控制含氣量3.5～4.5%，不宜突破，否則C30～C40的電通量指標(biāo)通不過，C50～C60的早期強(qiáng)度指標(biāo)滿足不了張拉要求、后期強(qiáng)度發(fā)展受到影響。VIVID聚羧酸超塑化劑能有效調(diào)節(jié)和穩(wěn)定混凝土的含氣量。
l對電通量的作用
電通量是混凝土耐久性的重要指標(biāo)之一，粉煤灰主要對后期56d以上電通量貢獻(xiàn)比較大。VIVID聚羧酸超塑化劑的高減水率則有效保證了56d電通量性能。
l對抗壓強(qiáng)度的影響
在摻入粉煤灰的同時，使用VIVID聚羧酸超塑化劑能有效提高混凝土的早期、中期、后期強(qiáng)度，保證了各標(biāo)號混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度。
三、結(jié)語
通過VIVID聚羧酸超塑化劑在不同標(biāo)號混凝土中的試驗，可以看出，使用VIVID聚羧酸超塑化劑混凝土的工作性、含氣量、56d電通量、強(qiáng)度全都能達(dá)到客運(yùn)專線高性能混凝土的性能指標(biāo)，為今后客運(yùn)專線混凝土的試驗提供參考。
[參考文獻(xiàn)]
[1] 尤昌龍.客運(yùn)專線鐵路路基質(zhì)量控制技術(shù)措施探討，2006
[2] 劉治猛、羅遠(yuǎn)芳、劉煜平等.新型聚羧酸類高效減水劑的合成及性能研究.化學(xué)建材，2003（4）：15~18
[3] 沈軍、傅樂峰、馮中軍等.聚醚基超塑化劑的合成及其性能研究.混凝土，2005（6）：61~64
[作者簡介] 林忠斌，男，工程師，主要從事聚羧酸的應(yīng)用及推廣。
[單位地址] 上海市嘉川路245號納米技術(shù)孵化基地3號樓8F（200237）
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| 原作者： 林忠斌 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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