摘要：《混凝土枕》标准中规定，生产轨枕使用的混凝土中必须掺加掺合料，公司对此项工作高度重视，把这项工作做为试验课题。在C60混凝土轨枕中加入Ⅰ级粉煤灰，经试验室原材料选定、不同掺量粉煤灰配合比设计、多次试配、最后收集整理混凝土强度、耐久性等各项试验数据，依据配合比设计原则、《混凝土枕》和《铁路混凝土》标准要求，选定粉煤灰最佳掺量配合比。通过该配合比在生产线上试生产，经过试验检测强度、弹模、耐久性等指标均满足《混凝土枕》标准的要求。
关键词：粉煤灰；轨枕；混凝土配合比
前言：随着混凝土生产行业的迅速发展，高性能混凝土被广泛地使用，轨枕按要求设计成高性能混凝土。在混凝土中掺加适量的粉煤灰，不但能改善混凝土的性能，而且还发挥它独特的填充性和致密作用，重要的是粉煤灰致密作用减少了混凝土中孔隙体积和较粗孔隙，对混凝土耐久性十分有利。在混凝土中合理掺入粉煤灰，不仅能改善混凝土性能，还能降低生产成本，给企业带来经济效益。因此经过多次试验选择合适的粉煤灰掺量配合比应用于混凝土轨枕生产中。
1轨枕混凝土原材料的选择
1.1水泥的选择
水泥应满足《混凝土枕》和《铁路混凝土》的标准要求，应选用硅酸盐或普通硅酸盐水泥，不应使用早强水泥，水泥的强度等级不应低于42.5级，碱含量不应超过0.6%，SO3含量不应超过3%，质量必须稳定。
试验用的水泥：蒙西P.O42.5 比表面积338 m2／kg；碱含量0.55%，SO3含量2.8%；抗折：3d 5.2 MPa，28d 7.5 MPa；抗压：3d 25.0 MPa，28d 47.4 MPa。
1.2细骨料的选择
细骨料应满足《混凝土枕》和《铁路混凝土》的标准要求，应选用级配合理、质地坚固、吸水率低、孔隙率小的含泥不大于1.5%的天然中粗河砂。
试验用细骨料：中砂：齐齐哈尔市满博鑫采砂场，含泥量：1.0%，细度模数2.5，含水率0，表观密度2520kg／m3。
1.3粗骨料的选择
粗骨料各项指标应符合《混凝土枕》和《铁路混凝土》的标准要求，应选用粒形良好、质地坚固、线胀系数小的5-25mm连续级配碎石，最大粒径不超过25mm，宜采用二级级配骨料，而且骨料的强度必须达到标准要求。若级配不合理、颗粒形状不好，会增加胶凝材料的填充量和用水量，加大经济成本，影响混凝土的耐久性。
试验用粗骨料：碎石：扎兰屯采石场 5-25mm连续粒级，含泥量0.3%，含水率0，表观密度2630kg／m3。
1.4外加剂的选择
外加剂各项指标应满足《铁路混凝土》的标准要求，应选用能明显提高混凝土耐久性且品质稳定的产品。掺外加剂主要是提高混凝土的性能，同时降低混凝土的成本。外加剂还应满足和胶凝材料具有良好的相容性。
试验用外加剂：哈尔滨成石混凝土外加剂有限公司，CSNOF-1高效减水剂，减水率21%。
1.5掺和料的选择
掺合料各项指标应满足《铁路混凝土》的标准要求，高性能混凝土可选择矿渣粉、粉煤灰、硅灰为掺合料。我们选用Ⅰ级粉煤灰，不能使用高钙灰，对蒸养时强度提高有所不利，所以采用符合标准中规定的Ⅰ级粉煤灰。
试验用粉煤灰碱含量0.74%，细度：8.0%，烧失量：0.9%，需水量比：94%
1.6拌合水的选择
拌合水各项指标应满足《铁路混凝土》的标准要求，可采用饮用水做为拌合水，不能使用影响混凝土质量的拌合水，控制水中有害物质的含量。
试验用拌合水：饮用水。
2配合比设计方案
2.1 指标要求
设计强度：轨枕强度等级为C60
工作性（增实因数法）：1.05-1.40
脱模强度：不低于45MPa 28d强度：不低于69MPa
弹性模量：脱模不低于33.5×10３MPa 28天不低于36.0×10３MPa
耐久性（本试验室不能完成，委托铁道部质量监督检验中心）
56ｄ混凝土抗冻等级不低于Ｆ300，56ｄ混凝土电通量应小于1200c
56ｄ氯离子扩散系数不应大于８×10-12m2／s。
2.2 配合比设计：在配合比计算及试验时，选择了多个掺量的粉煤灰配比，这里只列举具有代表性的三个掺量的配合比，10%、15%、20%粉煤灰掺量。计算试拌配合比见表1，其它掺量的工作性能或强度等与标准要求相差太多就不一一列举，
表1 每立方米原材料用量 kg／m3
2.3 掺量10%、15%、20% 采用三个不同水胶比的配合比见表2
每立方米原材料用量 kg／m3
表2中，2#、5#、8#配合比胶凝材料总量507kg／m3，不符合TB/T2190-2013《混凝土枕》标准规定的混凝土胶凝材料用量不应超过500 kg／m3故舍去，1#、3#、4#、6#、7#、9#配合比多次成型试件，试验结果见表3，由于3#、4#、6#、7#、9#配比强度、或弹模等指标未满足标准要求，故舍去未成型耐久性试件。1#配比各项指标均满足标准要求成型耐久性试件，达到龄期委托铁道部质量监督检验中心进行耐久性试验，试验结果见表3。
表3
1#配比混凝土原材料碱含量见表4。
表4
总碱含量=428×0.55%+1/6（47×0.74%）+152×0.036%+3.3×2.86%=2.5611=2.6kg／m3＜3.0kg／m3（符合要求）
混凝土的浆体比计算为（428/3100+47/2200+152/1000）/（428/3100+47/2200+618/2520+1255/2630+152/1000=0.30满足标准规定浆体比≤0.35的要求。
2.4最佳配合比选定
依据表3中试验数据、混凝土总碱含量计算及浆体比计算可以得出1#配合比经过试验各项指标均满足标准要求，再遵照配比设计原则：试验室试拌时，混凝土拌合物性能良好，表观密度实测值为2530 kg/m3，计算值2500 kg/m3，混凝土拌合物表观密度实测值与计算值之差的绝对值为（2530-2500）/2530=1.2%＜2%时配合比可维持不变，所以确定1#配比428：47：618：1255：152：3.3为最佳配合比。
3在轨枕生产线上的试验
3.1在生产车间采用标准生产工艺，经过5天生产试验（每天10套模具），效果良好见表5：
表5
3.2 经济效益：通过试验，每立米混凝土使用10%掺量的粉煤灰，一年产量按30万根轨枕计算，折合 4.41万立方混凝土，（原材料单价列表中）全年节约40.1万元；见表6
4通过对以上试验的综合分析，轨枕混凝土的生产应注意以下几个重要环节：
4.1原材料选择
原材料的各项指标要满足《铁路混凝土》及《混凝土枕》的要求。
4.2计量设备精度
计量设备经过检定精度符合要求，才能保证每盘料的称量准确，方能使搅拌的混凝土满足要求。并且每一班生产前，对计量秤应进行零点校正。做好记录，计量秤应按国家标准规定定期检定，以保证它的准确性。
4.3搅拌过程控制
在搅拌过程中，操作人员应观察计量秤的误差情况，当出现误差超出标准范围时，应及时找计量人员，调整相应参数并检定。搅拌时注意放料次序，次序不当会影响混凝土质量。
5结论
经过试验看出，混凝土轨枕中加入适量Ⅰ级粉煤灰，不但满足了混凝土工作性的要求，强度、耐久性等效果也很好，延长轨枕的使用寿命，从环保角度及经济效益上也表现突出，所以，混凝土轨枕中加适量Ⅰ级粉煤灰是可行的。
参考文献：
[1]TB/T2190-2013混凝土枕
[2]TB/T3275-2011铁路混凝土
论文作者:徐士刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第9期
论文发表时间:2018/5/29
标签：混凝土论文; 轨枕论文; 粉煤灰论文; 标准论文; 耐久性论文; 骨料论文; 强度论文; 《基层建设》2018年第9期论文;