朱效荣  1970出生,教授、研究员级高级工程师,北京城建集团高级顾问,冀东发展集团首席科学家。
       论文
 
 
用于支承层的水硬性混合料试验与研究
 

用于支承层的水硬性混合料试验与研究

谢志强 王森

(中铁九局集团工程检测试验有限公司,辽宁 沈阳  110025)

摘要:无砟轨道支承层作为路基基床表层与无砟轨道道床板的过渡层,其具有较多优点在新建铁路中被广泛推广应用。本文通过客运专线无砟轨道支承层原材料及支承层配合比的试验与研究,通过查阅资料,和多次试验,设计出运用在本标段支承层较为合适的符合标准要求的水硬性混合料。结果表明,水泥用量120kg/m³,拌合水用量137kg/m³,28d抗压强度13.2MPa。运用于实际施工,拌合物在蒸发量较大环境下且经过40分钟运输时仍然易于摊铺。摊铺后相对密实度不小于98%,28d单组芯样均达到强度10 MPa左右,施工效果良好。

关键词:无砟轨道;支承层;水硬性混合料;材料;配合比

 

Test and research of hydraulic mixture material for supporting layer

King Xie Zhiqiang Sen

(China Railway nine Bureau Group Engineering Test Co. Ltd., Liaoning Shenyang 110025)

Abstract: ballastless track supporting layer as a transition layer between surface layer and Subgrade of ballastless track slab. It has more advantages has been widely applied in the new railway. More new railways was widely applied because there are more advantages .In this paper, select  better raw materials and mix proportion optimization, design used suitable hydraulic mixture in this section of the support layer . The results show that, the amount of cement 120kg/m³, the amount of mixing water137 kg/m³, compressive strength of 28d 14.0MPa. In the actual construction, mix still easy paving in more evaporation environment and after 40 minutes of transportation. After paving relative density ≥98%, 28d single core sampling all reached about 10MPa, The construction effect is good.

Key words: ballastless track; the supporting layer; hydraulic mixture material; mix proportion

 

1           前言

新客运专线采用CRTS-I型双块式无砟轨道,本段路基所处环境温差大、风沙大、日照强、干旱缺水,蒸发量远大于降水量,气候条件恶劣,对线路施工质量要求较高。用于支承层的水硬性混合料由骨料、胶凝材料和水组成。支承层承载道床板,作用是承载并分散上部荷载。要求具有一定强度,较小的收缩变形,并要保证一定的抗弯性能。对水硬性混合料配合比技术要求:降低胶材用量、防止开裂;经过长距离运输后易于摊铺;试验室检验28d抗压强度12-18MPa;试验室检验28d抗折(弯拉)强度大于2MPa;试验室检验28d收缩率<200×10-6;现场检验相对密实度≥98%。戈壁地区恶劣的气候条件,对支承层各方面性能都会产生影响,因此对支承层水硬性混合料配合比做了较多的试验分析。

2           水硬性混合料配合比选定

2.1         原材料

(1) 水泥:选用酒钢宏达P·O42.5散装水泥。指标为:比表面积342m2/kg;初凝时间273min;终凝时间348min;标准稠度用水量27.4%;28d抗压强度52.6MPa;28d抗折强度8.6MPa。

(2) 粉煤灰:选用河南牡丹生产的F类Ⅱ级粉煤灰。指标为:烧失量5.045;细度12%;需水量比100%。

(3) 细骨料:选用酒泉丰乐砂厂生产的河砂。指标为:含泥量1.4%;泥块含量0.2%;细度模数2.8。

(4)粗骨料:选用酒泉恒森生产的破碎卵石。破碎后,无光滑表面。指标为:表观密度2680 kg/m3;紧密空隙率37%;5-16mm碎石含泥量0.8%;5-16mm碎石泥块含量0.2%;16-25mm碎石含泥量0.4%;16-25mm碎石泥块含量0.1%;针片状颗粒总含量5%。

以上材料其余指标均满足《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》科技基[2008]74标准规定。

2.2         配合比设计

(1) 戈壁地区大风、温差大、蒸发量大,易使支承层产生温度裂缝和干缩裂缝,为防止开裂,应在满足各方面要求的前提下,因尽量采用较少的胶凝材料。水泥用量根据《客运专线铁路无砟轨道支承层暂行技术条件》科技基[2008]74标准中条文说明,推荐每立方米水泥用量为120-160kg,选用最低水泥用量120kg,用以控制开裂,节约成本。

(2)粉煤灰能降低混凝土水化热,防止温度裂缝的产生,改善混凝土的耐久性。粉煤灰加入能减少用水量,降低早期收缩。加入粉煤灰,既能保证试件外观质量,又能保证强度适宜,粉煤灰分别按水泥用量的30%、50%、80%、100%四种掺量进行试配,即每立方米粉煤灰用量分别为36kg、60kg、96kg、120kg。

(3) 支承层对骨料级配有较高要求,骨料级配对支承层性能有很大影响。砂石比例参考国内大部分水硬性混合料研究成果,选用《路基施工技术规范》(JTJ034—2000)水泥稳定土的颗粒组成范围编号3的颗粒范围为目标颗粒级配。为达到目标级配,采用砂、5~16mm碎石和16~25mm碎石三种规格的集料进行混合,当砂占40%、5~16mm碎石占24%、16~25mm碎石占36%时,混合集料满足级配区间要求,规格要求级配和具体试验级配列于下表。

筛孔尺寸(mm)

31.5

26.5

19

9.5

4.75

2.36

0.6

0.075

规范要求通过
质量百分率(%)

100

90~100

72~89

47~67

29~49

17~35

8~22

0~7

试验通过
质量百分率(%)

100

99

81

59

43

34

17

1

(4) 拌合物用水量《铁路工程土工试验规程》(TB10102-2004)中的轻型击实试验规定的方法进行击实试验,确定最优含水率及最大干密度。

(5) 按以上设计,配合比见下表;

 

试验编号

水泥

粉煤灰

细骨料

粗骨料

水 

1

120 

36

849 

1274 

130

2

120 

60

849 

1274 

129

3

120 

96

849 

1274 

136

4

120 

120

849 

1274 

137

 

2.3         配合比试拌

按以上配合比,分别根据最优含水率拌制混合料,成型抗压试件及收缩试件。试件应通过套模加压振动方法,达到最大干密度??拐?、抗压试块脱模后放入标养室,试验按《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002)规定进行;收缩试块测初长后7d内包裹密封养护,试验按《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GB/T 50082-2009)规定进行。对四种配合比分别进行抗压、抗折试验和收缩试验,试验结果见下表。

试验

编号

最大干密度(g/cm3)

最优含水率(%)

抗压强度

(MPa)

抗折强度(MPa)

收缩率(10-6)

7d

28d

28d

28d

1

2.36

5.7

3.2

9.8

1.6

152

2

2.38

5.6

5.4

11.0

2.0

171

3

2.36

5.8

6.5

13.2

2.9

186

4

2.37

5.8

7.2

15.0

3.1

198

 

2.4         理论配合比确定

水硬性混合料要求28d强度12-18MPa;试验室检验28d抗折(弯拉)强度大于2MPa。由试验结果可以看出试验3、4抗压、抗折强度满足标准要求。但试验3与试验4比较,可看出试验4收缩较大,接近标准要求的200×10-6。在满足强度的要求的前提下应尽量选择收缩率较小的配合比作为选定的配合比,以降低因支承层收缩所造成的道床板开裂的危害。故最终选用试验3作为施工用理论配合比。

 

3           结论

(1) 水硬性混合料对强度要求较低,本次试验水泥用量为120kg/m3,碎石采用破碎卵石,大大节约了成本,提高了经济效益。

(2) 水硬性混合料收缩率有随着胶材用量的增加而增大的趋势。

(3) 胶凝材料用量对收缩率影响明显,施工过程中应严格控制,不能一味追求强度而增加胶材用量。

参考文献

[1] 铁道部科学技术司,科技基[2008]74,客专铁路无砟轨道支承层暂行技术条件(S).北京:中国铁道出版社,2008.

[2] 中华人民共和国交通部,JTJ034—2000,路基施工技术规范(S).北京:人民交通出版社,2000.

 
 

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