Abstract: With the continuous development and improvement of urbanization in our country, rail transition has become an indispensable part of a large & modern urban city. In these years, prefabricated track slab and prefabricated turnout slab working as as an unballasted track structure are being used & promoted gradually in the construction of Shanghai rail transition system, and self-compacting concrete filling layer which is the middle layer with the prefabricated track slab, is playing an important role in bearing connection and construction leveling. The research and promotion of high performance self-compacting concrete is playing an important role in the construction of a city's rail transition and even the development of the whole construction industry. This paper compares the technical requirements of the self-compacting concrete in the precast track slab, with the experimental data and engineering cases to do the study & discussion.
【关键词】混凝土 自密实 轨道交通 充填层
Keyword：Concrete, self-compacting, rail transport, filling layer
1引言
城市的发展依托于基础建设的发展，上海作为一个国际化大都市，拥有世界范围内线路总长度最长的城市轨道交通系统，自1993年5月第一条线路正式运营以来，已建成运营16条，在建4条线路。城市的高速发展和轨道交通网络的高速建设，对相关的施工技术和材料性能也提出了巨大要求。
在轨道交通建设的一种单元板式无砟轨道结构形式中，自密实混凝土多用于预制轨道板下的钢筋混凝土中间层，起到承重连接及施工找平的填充层作用。自密实混凝土的浇筑是预制轨道板地段施工质量控制的重点环节和关键工程，而混凝土的状态和质量也直接影响到浇筑质量。
本文结合实际的工程案例，对自密实混凝土进行了设计、试验，同时比对实际工程要求，对自密实混凝土在预制轨道板中的应用进行了相关的分析和研究。
2试验情况
2.1自密实混凝土性能要求
2.1.1自密实混凝土拌合物性能
自密实混凝土拌合物性能要满足轨道板填充层的结构特点和施工工艺要求，其性能指标应符合表 2.1.1 的要求。
表2.1.1自密实混凝土拌合物性能要求
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以上自密实混凝土的相关要求均引自《上海轨道交通预制轨道板充填层自密实混凝土技术条件》。
2.2试验材料确定
2.2.1水泥选自上海建筑材料集团水泥有限公司提供的强度等级42.5的普通硅酸盐水泥，其质量符合《通用硅酸盐水泥》（GB175-2007）要求，同时熟料中的 C3A 含量应＜8%。
2.2.2粉煤灰选自上海洪渤建材有限公司提供的二级磨细灰，其质量符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T 1596-2005）要求。
2.2.3细骨料选自芜湖喜运建材有限公司提供的二区中砂，其质量符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）要求，其中含泥量≤2.0%，泥块含量≤0.5%。
2.2.4粗骨料选自湖州新开元碎石有限公司提供的连续级配5-10mm碎石，其质量符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》（JGJ52-2006）要求，其中其中含泥量≤0.5%，泥块含量≤0.2%，针片状≤8%。
2.2.5外加剂
减水剂选自上海建工麦斯特高科技建筑化工有限公司提供的高性能减水剂，其质量符合《混凝土外加剂》（GB8076-2008）要求，同时减水剂中复配包裹、保坍等组分。
膨胀剂选自上海宇来建材有限公司提供的高性能膨胀剂，其质量符合《混凝土膨胀剂》（GB23439-2017）要求。
2.2.6其他改性材料
本试验预备有两种粘度改性材料，分别是湖北武汉产改性灰（下文简称“武汉灰”）和上海崇明产改性灰（下文简称“上海灰”），两者皆能在不降低混凝土力学性能和耐久性能的前提下改善自密实混凝土的拌合物工作性能。
2.3配合比确定
结合自密实混凝土的性能要求和特点，同时考虑本试验研究的相关产品需在特定地点进行混凝土填充层的揭板试验验证，故针对性地设计了7组试验来确定配合比。经前期的分析认为，粉状材料的总量直接体现了自密实混凝土浆体的多少而粉状材料的搭配也是影响自密实混凝土各项性能的重要因素。故这7组配合比通过在基础胶凝材料中添加不同比例、不同品种的掺合料，从最终混凝土状态出发寻找最优配合比，在综合考虑建设方对自密实混凝土配合比的规定后试验配合比见表2.3.1。
表2.3.1 不同粉料材料的混凝土试验配合比
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注：表中所有数据单位均为Kg/m3，因需判断不同粉状材料对混凝土状态和性能的影响，故本次试验所用外加剂型号均为特配8870型高性能减水保坍剂，掺量为粉状材料总量的2.0%。
试验所得混凝土小样拌合物性能数据见表2.3.2。
表2.3.2 混凝土拌合物性能数据汇总表
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注：其他拌合物性能满足表2.1.1的要求。
试验所得混凝土小样拌合物含气量数据见表2.3.3。
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注：其他力学性能满足表2.1.2的要求。
通过以上数据可以得到如下结论：
1.A2至A7的混凝土小样出现的泌浆现象对混凝土保坍是有利的，与A1小样比较无泌水说明膨胀剂、改性灰对改善自密实混凝土的包裹性确有较大帮助。
2.A2、A5小样混凝土扩展度出现经时倒大现象说明膨胀剂对混凝土的保坍性能有较大影响。
3.A4、A7小样混凝土含气量比其他小样都高说明改性灰是使该指标增加的直接原因，故改性灰的掺量需控制，一般在15-25Kg/m3比较合适。
4.比较A2至A4和A5至A7，武汉灰和上海灰在对混凝土拌合物性能及力学性能的影响上略有差异但差异不明显，完全可以通过其他技术手段来调整。考虑到本工程的发生地并综合经济价值、供应保障等多方因素，选择上海灰做为实际使用的粘度改性材料。
5.从最终混凝土状态来看，A7比较适合做揭板试验所用级配，而A6则比较适合实际生产。
6.A6、A7混凝土状态最符合建设方要求，但强度并不理想，同时为进一步改善混凝土性能，考虑对外加剂进行改进，完善级配。
2.4配合比优化，外加剂确定
A7、A6级配是揭板试验及实际生产的配合比，考虑到揭板试验能更直接的看到自密实混凝土的实际效果，故选择A7作为进一步研究的基础级配。在保证自密实混凝土各项拌合物性能及3小时保坍的前提下，通过增加有效减水组分和适当添加消泡剂来降低混凝土中的含气量从而达到提高力学性能的目的。具体试验配合比见表2.4.1。
表2.4.1不同外加剂的混凝土试验配合比
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注：其他力学性能满足表2.1.2的要求。
经过改良的8870-3型外加剂在原先8870型外加剂3小时保坍的基础上增加了5%的减水母液，同时还掺入了0.2%的消泡剂DF93，经验证混凝土小样的各项性能均能满足要求。最终确定在A6、A7级配中使用该型号外加剂作为工程实际所用配合比。
3生产应用实例
3.1概况
上海市轨道交通15号线为上海市西部的南北向径向线，途经宝山、普陀、长宁、徐汇、闵行共5个行政区，线路全长约42.3千米，全部为地下线，共设车站30座。轨交15号线轨道工程A标项目担负轨交15号线紫竹高新区站至桂林路站以及元江路车辆段所有的轨道铺设任务，铺轨总长度60.96公里，铺设道岔43组。工程基建部分由中铁十一局集团有限公司承建，上海建工材料工程有限公司第一份公司负责相关自密实混凝土的生产供应。
工程的混凝土收货点距离生产搅拌站距离约8公里，从混凝土开始拌制至到达收货点的耗时约45分钟。
3.2揭板试验
根据以上试验情况，同时考虑到揭板验证在冬季进行环境温度较低，特选择一天中温度相对偏高且稳定的中午进行试验。并且在出厂扩展度控制方面考虑到混凝土在较低温度下扩展度经时损失会减小，故在拌制混凝土时适当减小了出厂扩展度，一般在600-620（mm）为宜。具体混凝土状态及试验板揭板后外观情况见图3.2.1至3.2.2。
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图3.2.1 自密实混凝土状态 图3.2.2 试验板外观情况
经验证，所用自密实混凝土的各项性能均符合设计要求，自密实混凝土样板的质量也满足要求。揭板试验成功。
3.3生产运用
因在轨道板填充层的实际浇筑过程中会有一个大拌车转小拌车再至实际施工点的接力，整个过程耗时较长。且地下温度较地面温度高，故需要自密实混凝土在保证和易性的前提下有更好的保坍能力。通过略微放大出厂扩展度的手段来让整个浇筑过程中的混凝土扩展度在一个合理范围内，便于施工的同时保证质量。通过对混凝土的相应控制后，混凝土实体浇筑情况如图3.3.1，满足施工现场对结构体的相关要求。
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图3.3.1 实体浇筑情况
4.总结与展望
通过此次自密实混凝土的研究，对这种高要求混凝土的配制生产积累了丰富的经验。在自密实混凝土的实际生产运用过程中应根据不同季节、不同工况的变化及时调整配合比，如调整后的混凝土性能仍不满足设计要求，需重新设计试验。
高性能自密实混凝土已在铁路、轨交系统的建设中大量运用，自密实的特性很好的解决了复杂工况下混凝土的浇捣，相信其一定能在更大范围内得到使用。而改性材料及外加剂的应用极大地丰富了混凝土的各项性能，如何合理使用这些新型材料从而提高混凝土的其他性能，是今后混凝土研究的重点方向。
5.参考文献
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[2]刘冠营，高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土配制试验研究[J].铁道建筑，2018，58(8)：101-104
[3]李长成，张学文，贾福杰，赵顺增，HCSA膨胀剂制备CRTSⅢ 型无砟轨道自密实混凝土[J].混凝土，2018，(9):143-145,151
论文作者:王俊华
论文发表刊物:《城镇建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/14
标签：混凝土论文; 密实论文; 轨道论文; 上海论文; 性能论文; 物性论文; 材料论文; 《城镇建设》2020年第2期论文;