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摘要：根据粉煤灰、聚丙烯腈纤维及抗渗微晶防水剂的作用机理，对C25抗渗抗裂混凝土配合比进行了设计、试验、研究。得出粉煤灰掺25%、掺10%抗渗微晶防水剂对混凝土物理性能、抗渗性能及耐久性能进行比较分析等方面的试验成果。
关键词：混凝土配合比、聚丙烯腈纤维、抗渗微晶防水剂、混凝土防水抗裂
1 简介
为解决成贵高速铁路路基封闭层产生裂缝渗水现象，在混凝土中掺加抗渗微晶防水剂和聚丙烯纤维，减少混凝土温度与收缩裂缝；为提高混凝土和易性，在混凝土中掺加25%粉煤灰，增加混凝土耐久性和和易性。对掺加抗渗微晶防水剂和聚丙烯纤维混凝土的物理力学性能、抗裂、抗渗、耐久等性能遵循《普通混凝土配合比设计规程》和《铁路混凝土结构耐久性设计规范》进行了系统的混凝土配合比试验，以下是试验结果、结论。
2 抗渗防水混凝土配合比优化
正确合理的配合比设计方法是以长期试验和施工所积累的经验为基础的，封闭层C25混凝土配合比设计就是依据这些法则，在普通混凝土配合比基础上正确选择原材料和掺配比例，使其中的矛盾得到统一，得到经济合理的混凝土拌合物。
防水抗渗混凝土是通过调整混凝土配合比、掺外加剂和掺和料或使用特种水泥等方法提高自身的密实性和抗渗抗裂性能，使其满足抗渗等级大于P10的不透水混凝土。普通混凝土渗透水的通道，主要是水泥石本身和水泥石与砂石接触界面的各种形状的缝隙和毛细管引起的，其形成原因主要有混凝土中游离谁蒸发后形成的孔隙，因混凝土拌合物和易性差，或者施工质量不良所造成的各种形状的缝隙孔洞；混凝土由于收缩形成裂缝，或者温度与荷载应力造成的裂缝；在使用过程中由于侵蚀水，特别是有压力侵蚀水通过混凝土形成的受侵蚀孔道引起的渗透水。
防水混凝土的防水机理是针对普通混凝土由于内部结构毛细管、缝隙引起的渗透水而采取相应的措施，如选择合适的骨料级配、降低水灰比以及掺入适量外加剂、掺和料等，有意识的调整或破坏混凝土内部毛细管的构造，使互连通的毛细管网最大限度地减少，提高混凝土的密实性，以期达到防水的目的。一般情况下，使用碎石和河砂中砂配置P10左右的混凝土技术难度不大，但采用机制砂，由于混凝土拌合物和易性不是很好，而引起的孔隙可能会使混凝土抗渗性能降低。本研究结合成贵高铁无砟轨道路基封闭层是采用泵送混凝土施工的防水混凝土，采用适当的外加剂、掺加粉煤灰及抗渗微晶防水剂等技术路线来提高混凝土自身的抗渗等级，特别是利用抗渗微晶防水剂在表层工程中提高混凝土的抗渗抗裂能力。
根据成贵铁路路基无砟轨道封闭层的设计要求，混凝土拌合物坍落度140-180mm，强度等级为C25，抗渗等级不小于P10，施工工艺采用泵送混凝土施工，试验中分别采用选择外加剂减低水灰比、提高工作性、减少混凝土内部毛细管，掺加粉煤灰改善拌合物和易性、降低水化热、细化孔结构和提高后期强度，掺加抗渗微晶防水剂填补水泥基层的毛细孔和裂纹等缺陷，从而提高混凝土的抗裂抗渗性能。试验充分利用地方资源，细骨料采用细度模数不大于3.0的机制砂。
3 试验原材料
3.1水泥：宜宾华福双三水泥有限公司，P.O 42.5水泥；
3.2 粉煤灰：珙县电厂，F类C50以下；
3.3、细集料：江安县鸿升建材有限公司，机制砂中砂；
3.4、粗集料：长宁硐底镇窝沱头碎石场，5～10mm粒级；
3.5、水：拌和用水；
3.6、减水剂：北京瑞帝斯建材有限公司，聚羧酸高性能减水剂；
3.7、防水剂：陕西博泓科技发展有限公司，抗渗活性微晶防水剂；
3.8、纤维：西安万达工程材料有限公司，规格：聚丙烯腈纤维。
4配合比设计及试验结果
4.1基准配合比
本次成贵铁路无砟轨道路基封闭层混凝土的配合比设计按《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）和《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》（GB/T50080-2002）及《铁路混凝土》（TB/T 3275-2011）中的方法执行，根据设计图纸要求混凝土设计强度为C25，设计坍落度140-180mm；水胶比0.45；胶材340kg/m3，用水量150kg/m3，微晶防水剂按胶材的10%则用量为34kg/m3（外掺法）；外加剂按胶材的1.0%则用量为3.4kg/m3；粉煤灰按胶材的15%、25%、35%掺量类比后确定（等量替代法）；纤维0.9kg/m3
C25防水混凝土基准配合比：胶材：防水剂：细骨料：粗骨料：水：减水剂：纤维= 340：34：931：980：150：3.74：0.9（单位：kg/m3）
4.2 粉煤灰对混凝土的影响
通常掺加粉煤灰来改善混凝土的工作性，用粉煤灰替代水泥可以增加混凝土的浆体比，提高混凝土后期强度及耐久性，同时粉煤灰的火山灰活性，与水泥水化反应生成的氢氧化钙反应生成C-S-H凝胶，填充与孔隙中可以减少水化热和水泥凝胶，降低因温度应力和凝胶收缩而产生的裂缝。
本次试验用基准混凝土配合比用粉煤灰代替水泥按15%、25%、35%进行混凝土试验。
粉煤灰掺量对混凝土的影响 表1
试验结果表明抗渗微晶防水剂可以提高混凝土强度及抗渗等级，提高混凝土抗氯离子渗透能力，抗渗微晶防水剂的加入在水泥水化过程中能形成有自粘性和粘接性的高强微晶体，并将多余水分排除，封闭混凝土内部的细微裂缝和毛细通道，从而提高混凝土防水抗裂性能。在混凝土成型后，抗渗微晶防水材料能在水的引导下，以水为载体，借助强力的渗透性，在混凝土微孔及毛细管中进行传输、充盈，发生物化反应，形成不溶于水的枝蔓状结晶体，结晶体与混凝土结构结合成为封闭式的防水载体，堵截来自任何方向的水及其他液体侵蚀，填补水泥基层的毛细孔和裂纹等缺陷。
综合防水剂、粉煤灰、减水剂和纤维对混凝土的抗渗性能影响的研究结果，同时采用掺胶材质量的25%粉煤灰、掺10%胶材质量的抗渗微晶防水剂，可以更好的提高混凝土的工作性及防水能力。
5结论
探讨了用机制砂、粉煤灰、抗渗微晶防水剂在成贵高铁无砟轨道路基封闭层混凝土性能的影响及解决办法，可以的出以下结论：
5.1 粉煤灰掺25%既保证了混凝土工作性达到要求，又不影响混凝土前期强度；
5.2 掺抗渗微晶防水材料对混凝土抗渗、抗氯离子侵蚀及抗微裂纹能力有所提高；
参考文献
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论文作者:丁万荣
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第2期
论文发表时间:2018/7/3
标签：混凝土论文; 粉煤灰论文; 微晶论文; 防水剂论文; 水泥论文; 性能论文; 路基论文; 《建筑学研究前沿》2018年第2期论文;