第59卷第4期 建筑 Vol. 59 No, 4 2019年4月 文章编号:1003-1995(2019)04-0011-06 铁路工程预应力结构用机制砂混凝土性能研究 王振12,韩自力2,李化建12,黄法礼·2,易忠来12 (1中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑硏究所,北京100081;2高速铁路轨道技术国家重点实验室,北京100081) 摘要以梁体和轨道板用混凝土为研究对象,从工作性能、力学性能、耐久性能、收缩徐变性能等多方 面对比研究了铁路工程预应力结构用机制砂混凝土和河砂混凝土的性能差异。结果表明:机制砂混凝 土需掺加更多的减水剂和引气剂来达到与河砂混凝土相同的工作状态;石灰石粉的促进水化作用和机 制砂的顆粒特性提高了机制砂混凝土早期抗压强度、抗折强度和弹性模量;石灰石粉的填充效应有利于 提高混凝土密实度,降低混凝土离子扩散系教和电通量;杋制砂混凝土抗冻性能满足梁体和轨道板的技 术要求;机制砂混凝土收縮徐变的变化规律与河砂混凝土一致。 关键词机制砂混凝土;预应力结构;强度;耐久性能;收缩徐变 中图分类号TU528.52文献标识码ADOn:10.3969/isn.1003-1995.201904.0 铁路工程结构复杂、分布范围广、跨度大的特点,研究指出,用机制砂制备轨枕、电杆、桥梁等铁路高性 造成了建设过程中混凝土原材料需求分散和供货困难能混凝土制品具有可行性。黄滕斌{在山西中南 的问题,加之河砂资源限采政策实施和季节性开采的部铁路通道工程中采用混合砂(河砂:机制砂=45% 影响满足要求的混凝土用河砂资源严重短缺,以55%)制备了性能满足施工和质量要求的C60预应力 云南、贵州、四川地区为主的山区铁路尤为显著。机制混凝土T梁,大幅降低了混凝土T梁的生产成本。高 砂替代河砂用作混凝土细骨料逐渐成为全球化趋势,波等[明采用肯尼亚当地机制砂,通过优化试验提出了 应用机制砂是解决铁路混凝土用砂困难的主要措施,适用于内马铁路的C60混凝土轨枕配合比,制备出的 也是绿色建材发展的重要方向。机制砂混凝土的机制砂混凝土轨枕外观质量良好,性能满足标准要求。 坍落度通常比河砂混凝土低,但低强度等级机制砂混机制砂在铁路预应力结构中应用较少不仅因为梁体、 凝土的保水性和黏聚性优于河砂混凝土,这与机制砂轨道板、轨枕等关键结构要求使用天然河砂t-3,还 中石粉含量高、颗粒棱角性强、亚甲蓝值高、减水剂被和我国机制砂品质参差不齐、预应力机制砂混凝土技 吸附量大等因素相关3-。在水泥用量和拌和物稠度术储备少等问题有关。为探究机制砂制备铁路工程预 相同的条件下,机制砂混凝土28d抗压强度比河砂混应力结构的可行性,以梁体和轨道板用混凝土为载 凝土高8%~26%,抗折强度比河砂混凝土高约1%~体,对比研究了机制砂混凝土与河砂混凝土工作性 5%。石粉具有完善浆体颗粒级配、填充浆体-骨料能、力学性能、耐久性能、收缩徐变性能的变化规律, 间隙和诱导水泥水化的作用,适量石粉有利于提高混以期为铁路工程预应力结构中机制砂混凝土应用提 凝土密实度,改善了混凝土耐久性。机制砂表面粗供指导。 糙、棱角性强的特性有利于提高浆体与骨料之间的黏 结力限制水泥浆体变形降低混凝土的收缩徐变(1试验 中国铁道科学研究院20世纪90年代初的机制砂1.1原材料 试验所用的P042.5普通硅酸盐水泥(C)、粉煤 收稿日期:2018-12-10;修回日期:201901-31 灰(FA)、矿渣粉(SL)的主要物理性能和化学组成见 基金项目:国家自然科学基金(51578545);中国铁道科学研究院基金表1。石灰岩机制砂(J)和天然河砂(HS)的主要性 (20161027);中国铁路总公司科技研究开发计划能见表2。试验中为消除颗粒级配对混凝土性能的影 (2017006J);2018年度陕西交通科技项目(18-09K 响,机制砂和河砂重新筛分并设置成相同细度模数 第一作者:王振(1993—),男,研究实习员,硕士 E-mail:wangzhenhanana(@163.com 28,见表3。粗骨料(G)为5~20mm连续级配石灰岩 通信作者:李化建(1976—),男,研究员,博士。 碎石。减水剂(SP)为减水率27%、固含量28.74%的 E-mail-chinasailor@163.com 聚羧酸型高性能减水剂,引气剂(AE)为减水率
第 ５９ 卷 第 ４ 期 ２０１９ 年 ４ 月 铁 道 建 筑 Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏｌ.５９ Ｎｏ.４ Ａｐｒｉｌ ２０１９ 文章编号:１００３￣１９９５(２０１９)０４￣００１１￣０６ 铁路工程预应力结构用机制砂混凝土性能研究 王 振１ꎬ２ ꎬ韩自力１ꎬ２ ꎬ李化建１ꎬ２ ꎬ黄法礼１ꎬ２ ꎬ易忠来１ꎬ２ (１.中国铁道科学研究院集团有限公司 铁道建筑研究所ꎬ北京 １０００８１ꎻ２.高速铁路轨道技术国家重点实验室ꎬ北京 １０００８１) 摘 要 以梁体和轨道板用混凝土为研究对象ꎬ从工作性能、力学性能、耐久性能、收缩徐变性能等多方 面对比研究了铁路工程预应力结构用机制砂混凝土和河砂混凝土的性能差异ꎮ 结果表明:机制砂混凝 土需掺加更多的减水剂和引气剂来达到与河砂混凝土相同的工作状态ꎻ石灰石粉的促进水化作用和机 制砂的颗粒特性提高了机制砂混凝土早期抗压强度、抗折强度和弹性模量ꎻ石灰石粉的填充效应有利于 提高混凝土密实度ꎬ降低混凝土离子扩散系数和电通量ꎻ机制砂混凝土抗冻性能满足梁体和轨道板的技 术要求ꎻ机制砂混凝土收缩徐变的变化规律与河砂混凝土一致ꎮ 关键词 机制砂混凝土ꎻ预应力结构ꎻ强度ꎻ耐久性能ꎻ收缩徐变 中图分类号 ＴＵ５２８.５２ 文献标识码 Ａ ＤＯＩ:１０.３９６９ / ｊ.ｉｓｓｎ.１００３￣１９９５.２０１９.０４.０２ 收稿日期:２０１８￣１２￣１０ꎻ修回日期:２０１９￣０１￣３１ 基金项目:国家自然科学基金( ５１５７８５４５)ꎻ中国铁道科学研究院基金 (２０１６ＹＪ０２７ )ꎻ 中 国 铁 路 总 公 司 科 技 研 究 开 发 计 划 (２０１７Ｇ００６￣Ｊ)ꎻ２０１８ 年度陕西交通科技项目(１８￣０９Ｋ) 第一作者:王振(１９９３— )ꎬ男ꎬ研究实习员ꎬ硕士ꎮ Ｅ￣ｍａｉｌ:ｗａｎｇｚｈｅｎｂａｎａｎａ＠ １６３.ｃｏｍ 通信作者:李化建(１９７６— )ꎬ男ꎬ研究员ꎬ博士ꎮ Ｅ￣ｍａｉｌ:ｃｈｉｎａｓａｉｌｏｒ＠ １６３.ｃｏｍ 铁路工程结构复杂、分布范围广、跨度大的特点ꎬ 造成了建设过程中混凝土原材料需求分散和供货困难 的问题ꎬ加之河砂资源限采政策实施和季节性开采的 影响ꎬ满足要求的混凝土用河砂资源严重短缺[１] ꎬ以 云南、贵州、四川地区为主的山区铁路尤为显著ꎮ 机制 砂替代河砂用作混凝土细骨料逐渐成为全球化趋势ꎬ 应用机制砂是解决铁路混凝土用砂困难的主要措施ꎬ 也是绿色建材发展的重要方向[２] ꎮ 机制砂混凝土的 坍落度通常比河砂混凝土低ꎬ但低强度等级机制砂混 凝土的保水性和黏聚性优于河砂混凝土ꎬ这与机制砂 中石粉含量高、颗粒棱角性强、亚甲蓝值高、减水剂被 吸附量大等因素相关[３－４] ꎮ 在水泥用量和拌和物稠度 相同的条件下ꎬ机制砂混凝土 ２８ ｄ 抗压强度比河砂混 凝土高 ８％ ~ ２６％ꎬ抗折强度比河砂混凝土高约 １％ ~ ５％ [５] ꎮ 石粉具有完善浆体颗粒级配、填充浆体 骨料 间隙和诱导水泥水化的作用ꎬ适量石粉有利于提高混 凝土密实度[６] ꎬ改善了混凝土耐久性ꎮ 机制砂表面粗 糙、棱角性强的特性有利于提高浆体与骨料之间的黏 结力ꎬ限制水泥浆体变形ꎬ降低混凝土的收缩徐变[７] ꎮ 中国铁道科学研究院 ２０ 世纪 ９０ 年代初的机制砂 研究指出ꎬ用机制砂制备轨枕、电杆、桥梁等铁路高性 能混凝土制品具有可行性[８] ꎮ 黄滕斌[９] 在山西中南 部铁路通道工程中采用混合砂(河砂 ∶机制砂 ＝ ４５％ ∶ ５５％)制备了性能满足施工和质量要求的 Ｃ６０ 预应力 混凝土 Ｔ 梁ꎬ大幅降低了混凝土 Ｔ 梁的生产成本ꎮ 高 波等[１０]采用肯尼亚当地机制砂ꎬ通过优化试验提出了 适用于内马铁路的 Ｃ６０ 混凝土轨枕配合比ꎬ制备出的 机制砂混凝土轨枕外观质量良好ꎬ性能满足标准要求ꎮ 机制砂在铁路预应力结构中应用较少不仅因为梁体、 轨道板、轨枕等关键结构要求使用天然河砂[１１－１３] ꎬ还 和我国机制砂品质参差不齐、预应力机制砂混凝土技 术储备少等问题有关ꎮ 为探究机制砂制备铁路工程预 应力结构的可行性ꎬ以梁体和轨道板用混凝土为载 体ꎬ对比研究了机制砂混凝土与河砂混凝土工作性 能、力学性能、耐久性能、收缩徐变性能的变化规律ꎬ 以期为铁路工程预应力结构中机制砂混凝土应用提 供指导ꎮ １ 试验 １ １ 原材料 试验所用的 Ｐ.Ｏ４２ ５ 普通硅酸盐水泥(Ｃ)、粉煤 灰(ＦＡ)、矿渣粉( ＳＬ)的主要物理性能和化学组成见 表 １ꎮ 石灰岩机制砂( ＪＺ)和天然河砂(ＨＳ)的主要性 能见表 ２ꎮ 试验中为消除颗粒级配对混凝土性能的影 响ꎬ机制砂和河砂重新筛分并设置成相同细度模数 ２ ８ꎬ见表 ３ꎮ 粗骨料(Ｇ)为 ５~２０ ｍｍ 连续级配石灰岩 碎石ꎮ 减水剂(ＳＰ)为减水率 ２７％、固含量 ２８ ７４％的 聚羧 酸 型 高 性 能 减 水 剂ꎬ 引 气 剂 ( ＡＥ) 为 减 水 率
第59卷 表1水泥、粉煤灰、矿渣粉主要物理性能和化学组成 化学组成/% 材料 比表面积/ 密度/ Na, O+K,O f-CaO 烧失量 0.410 0.006 0.303 1.650 3.970 1.460 0.012 0.440 12.720 0.180 表2细骨料主要性能 细骨料类型表观密度/(g·cm3)石粉含量/%含泥量/%MB值泥块含量/%坚固性/%压碎指标/%14d膨胀率/% 0.02 7.6 1.00 0.2 0.02 注:MB值为机制砂中的泥粉含量。 表3细骨料累计筛余 筛孔尺寸 475mm1236mm18m06mm 0.3mm 0.15mm <0.15mm 累计筛余 88% 95% 4.2%、含气量4.0%的松香树脂类高效引气剂。水(W)设计了梁体用混凝土(HSC,JZC)和轨道板用混凝土 为北京市海淀区自来水。 (HSB,JZB),混凝土配合比见表4。通过调整减水剂 1.2配合比 和引气剂用量,将梁体用混凝土坍落度和含气量(体 根据TB/T3432-2016《高速铁路预制后张法预积分数)分别控制为(190±10)mm和(3.0±0.5)%,轨 应力混凝土简支梁》和Q/CR567-2017《高速铁路道板用混凝土坍落度和含气量(体积分数)分别控制 CRTSⅢ型板式无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板》为(80±10)mm和(3.0±0.5)%。 表4混凝土配合比及工作性能 配合比/(kgm3) 工作性 编号 含气量/% 10681504.750.100 3.1 734 JZB 34 2.5 1.3试验方法 按照表4中配合比将水泥、粉煤灰、矿渣粉、细骨 料和碎石加人单卧轴搅拌机搅拌30s后,再加入水和 外加剂搅拌3min,制得混凝土拌和物。按照GB/T 赵骐称 500802016《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》 o蝨愛恒温阶段谩 测试混凝土拌和物的坍落度和含气量。按照GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》和 时间/h GB/T500082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性 图1轨道板用混凝土蒸汽养护程 能试验方法标准》中的尺寸和数量要求成型相应的混 凝土试件。梁体用混凝土采用标准养护方式,试件养2结果与讨论 护至规定龄期时进行性能测试。轨道板用混凝土采用2.1工作性能 蒸汽养护,养护程序如图1所示,蒸汽养护结束后,将 由表4中减水剂和引气剂的用量可知,机制砂混 试件转入标准养护室养护,达到规定龄期后进行性能凝土为达到与河砂混凝土相同的工作性能,需要掺加 测试。 更多的减水剂和引气剂,其原因可能与机制砂含有石
铁 道 建 筑 第 ５９ 卷 表 １ 水泥、粉煤灰、矿渣粉主要物理性能和化学组成 材料 化学组成/ ％ ＳＯ３ Ｃｌ － Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ｆ￣ＣａＯ ＭｇＯ 烧失量 比表面积/ (ｍ ２ｋｇ －１ ) 密度/ (ｇｃｍ －３ ) Ｃ ２ ３９０ ０ ０１６ ０ ６３０ ０ ７１０ ３ ３２０ ２ ９７０ ３６４ ３ ０８ ＦＡ ０ ４１０ ０ ００６ ０ ６５０ ０ ３０３ １ ６５０ ３ ９７０ ４３８ ２ ２１ ＳＬ １ ４６０ ０ ０１２ ０ ４４０ １２ ７２０ ０ １８０ ３０１ ２ ８６ 表 ２ 细骨料主要性能 细骨料类型 表观密度/ (ｇｃｍ －３ ) 石粉含量/ ％ 含泥量/ ％ ＭＢ 值 泥块含量/ ％ 坚固性/ ％ 压碎指标/ ％ １４ ｄ 膨胀率/ ％ ＨＳ ２ ６２ １ ３ ０ ２ ３ ０ ０２ ＪＺ ２ ７１ ７ ６ １ ００ ０ ２ ３ ４ ０ ０２ 注:ＭＢ 值为机制砂中的泥粉含量ꎮ 表 ３ 细骨料累计筛余 筛孔尺寸 ４ ７５ ｍｍ ２ ３６ ｍｍ １ １８ ｍｍ ０ ６ ｍｍ ０ ３ ｍｍ ０ １５ ｍｍ <０ １５ ｍｍ 累计筛余 ０ ８％ ３８％ ６８％ ８８％ ９５％ １００％ ４ ２％、含气量 ４ ０％的松香树脂类高效引气剂ꎮ 水(Ｗ) 为北京市海淀区自来水ꎮ １ ２ 配合比 根据 ＴＢ / Ｔ ３４３２—２０１６«高速铁路预制后张法预 应力混凝土简支梁» 和 Ｑ/ ＣＲ ５６７—２０１７ «高速铁路 ＣＲＴＳⅢ型板式无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板» 设计了梁体用混凝土(ＨＳＣꎬＪＺＣ) 和轨道板用混凝土 (ＨＳＢꎬＪＺＢ)ꎬ混凝土配合比见表 ４ꎮ 通过调整减水剂 和引气剂用量ꎬ将梁体用混凝土坍落度和含气量(体 积分数)分别控制为(１９０±１０)ｍｍ 和(３ ０±０ ５)％ꎬ轨 道板用混凝土坍落度和含气量(体积分数)分别控制 为(８０±１０)ｍｍ 和(３ ０±０ ５)％ꎮ 表 ４ 混凝土配合比及工作性能 编号 配合比/ (ｋｇｍ －３ ) 工作性 Ｃ ＦＡ ＳＬ ＨＳ ＪＺ Ｇ Ｗ ＳＰ ＡＥ 坍落度/ ｍｍ 含气量/ ％ ＨＳＣ ３８０ ４０ ６０ ７１２ １ ０６８ １５０ ４ ７５ ０ １００ １９５ ３ ２ ＪＺＣ ３８０ ４０ ６０ ７１２ １ ０６８ １５０ ６ ７５ ０ １００ ２００ ３ １ ＨＳＢ ４０８ ２４ ４８ ７３４ １ １０１ １３５ ４ ５０ ０ １２５ ８０ ２ ９ ＪＺＢ ４０８ ２４ ４８ ７３４ １ １０１ １３５ ７ ５０ ０ １５０ ８５ ２ ５ １ ３ 试验方法 按照表 ４ 中配合比将水泥、粉煤灰、矿渣粉、细骨 料和碎石加入单卧轴搅拌机搅拌 ３０ ｓ 后ꎬ再加入水和 外加剂搅拌 ３ ｍｉｎꎬ制得混凝土拌和物ꎮ 按照 ＧＢ / Ｔ ５００８０—２０１６«普通混凝土拌合物性能试验方法标准» 测试混凝土拌和物的坍落度和含气量ꎮ 按照 ＧＢ / Ｔ ５００８１—２００２«普通混凝土力学性能试验方法标准»和 ＧＢ / Ｔ ５０００８２—２００９«普通混凝土长期性能和耐久性 能试验方法标准»中的尺寸和数量要求成型相应的混 凝土试件ꎮ 梁体用混凝土采用标准养护方式ꎬ试件养 护至规定龄期时进行性能测试ꎮ 轨道板用混凝土采用 蒸汽养护ꎬ养护程序如图 １ 所示ꎬ蒸汽养护结束后ꎬ将 试件转入标准养护室养护ꎬ达到规定龄期后进行性能 测试ꎮ 图 １ 轨道板用混凝土蒸汽养护程序 ２ 结果与讨论 ２ １ 工作性能 由表 ４ 中减水剂和引气剂的用量可知ꎬ机制砂混 凝土为达到与河砂混凝土相同的工作性能ꎬ需要掺加 更多的减水剂和引气剂ꎬ其原因可能与机制砂含有石 １２
第4期 王振等:铁路工程预应力结构用机制砂混凝土性能研究 粉以及机制砂表面结构粗糙有关。梁体和轨道板用混 凝土的单方浆体量较大,机制砂中含有石粉进一步增 大了单方浆体量,导致机制砂混凝土中掺加了更多减 水剂和引气剂来调整工作性能。河砂经过多年水流冲磊 刷,表面光整,形状圆润,而机制砂由岩石破碎筛分制 得,在微观外貌比上河砂粗糙,在颗粒形貌上比河砂棱 脱模37 角尖锐,因此机制砂混凝土中需要掺加更多减水剂和 (a)梁体用混凝土 (b)轨道板用混凝土 引气剂来抵抗颗粒形貌对工作性能的不利影响叫。 图3混凝土抗折强度 2.2力学性能 2.2.1抗压强度 图4是预应力结构用机制砂混凝土抗压强度和抗 各龄期混凝土抗压强度见图2 折强度的关系。由图4可知,机制砂混凝土抗压强 度和抗折强度关系在小于70MPa的范围内与CEB FIP MO199模型相近,抗压强度高于70MPa时,机制 也60 砂混凝土抗折强度比ACⅠ318模型和CEB-FIP MC1990模型的预测值大。 0+:测M9 (a)梁体用混凝土 (b)轨道板用混凝 图2混凝土抗压强度 由图2(a)可知,采用机制砂和河砂制备混凝土抗 压强度均满足铁路梁体混凝土强度等级大于C50的 405060708090100 设计要求,1~28d龄期内混凝土抗压强度增长迅速, 之后强度发展趋于平稳,机制砂混凝土3d前抗压强 图4机制砂混凝土抗压强度和抗折强度关系 度高于河砂混凝土,后期强度与河砂混凝土强度相当 由图2(b)可知轨道板用机制砂混凝土和河砂混2.2.3弹性模量 凝土强度发展规律基本一致,机制砂混凝土早期强度 不同龄期混凝土的静力受压弹性模量见图5。可 稍大于河砂混凝土,后期两者混凝土强度相近,机制砂知,前期混凝土弹性模量增长较快,后期混凝土弹性模 混凝土和河砂混凝土的28d抗压强度分别为73.7,量增长放缓。机制砂混凝土的弹性模量明显大于河砂 74、3MPa,满足轨道板强度等级大于C60的技术要混凝士,表明机制砂混凝土刚度大,抵抗变形能力优于 求。机制砂表面粗糙、棱角性强的颗粒特性提高了浆河砂混凝土。石粉适量条件下,机制砂表面粗糙、多棱 体与骨料之间的黏结力,有利于提升混凝土抗压强角的特征良好地限制了水泥石的变形和颗粒之间的滑 度,此外,机制砂中石灰石粉在水泥水化过程中起动1,混凝士的弹性模量得到提高。 晶核作用,诱导水泥水化产物析晶,并与水化产物反应 45 生成水化碳铝酸钙,加速水化进程,促进了机制砂混凝 土早期抗压强度增长。随着龄期增长,水泥浆体水0 化程度不断提升,混凝土内部缺陷逐渐减少,机制砂混 凝土后期强度与河砂混凝土相当。 137285601201503模3728s690120150 2.2.2抗折强度 (a)梁体用混凝土 各龄期混凝土抗折强度见图3。可知,机制砂混 (b)轨道板用混凝土 图5混凝土静力受压弹性模量 凝土前期抗折强度稍大于河砂混凝土,两者后期抗折 强度相当。混凝土抗折强度随龄期增长而增大,其变 图6是机制砂混凝土抗压强度和弹性模量的关 化规律与混凝土抗压强度随龄期变化的规律一致,主系。比较相同抗压强度下机制砂混凝土弹性模量实测 要是因为通常情况下,混凝土抗折强度是其抗压强度值和模型计算值可知,抗压强度较高时,机制砂混凝土 的01倍-0.2倍。 弹性模量大于GB50010模型计算的预测值,总体上预
第 ４ 期 王 振等:铁路工程预应力结构用机制砂混凝土性能研究 粉以及机制砂表面结构粗糙有关ꎮ 梁体和轨道板用混 凝土的单方浆体量较大ꎬ机制砂中含有石粉进一步增 大了单方浆体量ꎬ导致机制砂混凝土中掺加了更多减 水剂和引气剂来调整工作性能ꎮ 河砂经过多年水流冲 刷ꎬ表面光整ꎬ形状圆润ꎬ而机制砂由岩石破碎筛分制 得ꎬ在微观外貌比上河砂粗糙ꎬ在颗粒形貌上比河砂棱 角尖锐ꎬ因此机制砂混凝土中需要掺加更多减水剂和 引气剂来抵抗颗粒形貌对工作性能的不利影响[１４] ꎮ ２ ２ 力学性能 ２ ２ １ 抗压强度 各龄期混凝土抗压强度见图 ２ꎮ 图 ２ 混凝土抗压强度 由图 ２(ａ)可知ꎬ采用机制砂和河砂制备混凝土抗 压强度均满足铁路梁体混凝土强度等级大于 Ｃ５０ 的 设计要求ꎬ１ ~ ２８ ｄ 龄期内混凝土抗压强度增长迅速ꎬ 之后强度发展趋于平稳ꎬ机制砂混凝土 ３ ｄ 前抗压强 度高于河砂混凝土ꎬ后期强度与河砂混凝土强度相当ꎮ 由图 ２(ｂ)可知ꎬ轨道板用机制砂混凝土和河砂混 凝土强度发展规律基本一致ꎬ机制砂混凝土早期强度 稍大于河砂混凝土ꎬ后期两者混凝土强度相近ꎬ机制砂 混凝土和河砂混凝土的 ２８ ｄ 抗压强度分别为 ７３ ７ꎬ ７４ ３ ＭＰａꎬ满足轨道板强度等级大于 Ｃ６０ 的技术要 求ꎮ 机制砂表面粗糙、棱角性强的颗粒特性提高了浆 体与骨料之间的黏结力ꎬ有利于提升混凝土抗压强 度[１４] ꎬ此外ꎬ机制砂中石灰石粉在水泥水化过程中起 晶核作用ꎬ诱导水泥水化产物析晶ꎬ并与水化产物反应 生成水化碳铝酸钙ꎬ加速水化进程ꎬ促进了机制砂混凝 土早期抗压强度增长[１５] ꎮ 随着龄期增长ꎬ水泥浆体水 化程度不断提升ꎬ混凝土内部缺陷逐渐减少ꎬ机制砂混 凝土后期强度与河砂混凝土相当ꎮ ２ ２ ２ 抗折强度 各龄期混凝土抗折强度见图 ３ꎮ 可知ꎬ机制砂混 凝土前期抗折强度稍大于河砂混凝土ꎬ两者后期抗折 强度相当ꎮ 混凝土抗折强度随龄期增长而增大ꎬ其变 化规律与混凝土抗压强度随龄期变化的规律一致ꎬ主 要是因为通常情况下ꎬ混凝土抗折强度是其抗压强度 的 ０ １ 倍~０ ２ 倍[１６] ꎮ 图 ３ 混凝土抗折强度 图 ４ 是预应力结构用机制砂混凝土抗压强度和抗 折强度的关系[１] ꎮ 由图 ４ 可知ꎬ机制砂混凝土抗压强 度和抗折强度关系在小于 ７０ ＭＰａ 的范围内与 ＣＥＢ￣ ＦＩＰ ＭＣ１９９０ 模型相近ꎬ抗压强度高于 ７０ ＭＰａ 时ꎬ机制 砂混 凝 土 抗 折 强 度 比 ＡＣＩ ３１８ 模 型 和 ＣＥＢ￣ＦＩＰ ＭＣ１９９０ 模型的预测值大ꎮ 图 ４ 机制砂混凝土抗压强度和抗折强度关系 ２ ２ ３ 弹性模量 不同龄期混凝土的静力受压弹性模量见图 ５ꎮ 可 知ꎬ前期混凝土弹性模量增长较快ꎬ后期混凝土弹性模 量增长放缓ꎮ 机制砂混凝土的弹性模量明显大于河砂 混凝土ꎬ表明机制砂混凝土刚度大ꎬ抵抗变形能力优于 河砂混凝土ꎮ 石粉适量条件下ꎬ机制砂表面粗糙、多棱 角的特征良好地限制了水泥石的变形和颗粒之间的滑 动[１７－１８] ꎬ混凝土的弹性模量得到提高ꎮ 图 ５ 混凝土静力受压弹性模量 图 ６ 是机制砂混凝土抗压强度和弹性模量的关 系ꎮ 比较相同抗压强度下机制砂混凝土弹性模量实测 值和模型计算值可知ꎬ抗压强度较高时ꎬ机制砂混凝土 弹性模量大于 ＧＢ ５００１０ 模型计算的预测值ꎬ总体上预 １３
第59卷 抗冻性满足标准要求 s线进 y=474x2=x 100(22+34.7/x) 图6机制砂混凝土抗压强度和弹性模量的关系 图8混凝土抗冻性 应力结构用机制砂混凝土抗压强度和弹性模量的关系应小于F300的技术要求。混凝土的抗冻性主要取决 与AC1318模型更加接近口。 于含气量和强度[,含气量高、强度大的混凝土抗冻 2.3耐久性能 性能更好。机制砂混凝土和河砂混凝土的含气量和强 2.3.1抗氯离子渗透性 度基本一致,两者的抗冻性差异不大。生产工艺不良 混凝土氯离子扩散系数和电通量如图7所示。可或母岩强度不足可能使机制砂颗粒产生微裂缝,导致 知,机制砂混凝土的氯离子扩散系数和电通量均小于机制砂吸水率大于河砂,混凝土硬化后机制砂中水分 河砂混凝土,即机制砂混凝土抗氯离子渗透性能高于被水泥浆体封堵,冻融循环作用下所受破坏程度高于 河砂混凝土,具有更好地密实性。机制砂中的石粉在河砂混凝土l因此机制砂经过机械设备的整形处 混凝土中具有改善胶凝材料颗粒级配、充填浆体空隙 理,表面形貌和结构裂纹得到优化后的机制砂,其混凝 的作用,提高了混凝土密实度。梁体用机制砂混凝土 土的抗冻性与河砂混凝土相近。 56d氯离子扩散系数小于5×10-12m2/s,适用于TB/T 2.4收缩徐变性能 4.1塑性收缩 3275-2011《铁路混凝土》中L2作用等级的氯盐环 境;机制砂混凝土56d电通量小于1000C,满足TB/T 图9是混凝土塑性阶段的收缩变化。可知,梁体 3432-2016的技术要求。轨道板用机制砂混凝土的用混凝土在0-15h内塑性收缩显著,轨道板用混凝 56d电通量小于1000C、56d氯离子扩散系数小于土在0-10h内塑性收缩显著,机制砂混凝土的塑性 5×1012m2/s,符合Q/CR567-2017的技术要求。 收缩变化趋势与河砂混凝土一致,机制砂混凝土的最 终塑性收缩稍大于河砂混凝土。塑性收缩发生在水泥 基材料终凝前的塑性阶段,该阶段水泥水化反应程度 大,并伴有泌水、水分急剧蒸发以及骨料不均匀沉降等 000 现象。机制砂混凝土的坍落度略高于河砂混凝土, 塑性阶段机制砂混凝土中自由水含量略大,混凝土表 面水分蒸发速率较快,导致机制砂混凝土最终的塑性 HSC JZC HSB JZB 混凝土 收缩略大于河砂混凝土。因此梁体用和轨道板用机制 (a)氯离子扩散系数 砂混凝土应采取覆膜等措施加强早期养护,防止混凝 图7混凝土抗氯离子渗透性 土因塑性收缩而开裂。 1500 2.3.2抗冻性 1500 图8是不同冻融循环次数下混凝土的相对动弹模 量。由图8(a)可知,经过300次冻融循环,梁体用机s0 制砂混凝土和河砂混凝土的相对动弹模量分别为 97.9%,98.6%,两者均满足“梁体混凝土经过200次 (防水保护层混凝土为300次)冻融循环后相对动弹 (a)梁体用混凝土 (b)轨道板用混凝土 模不小于80%”的技术要求。由图8(b)可知,经过 9混凝土塑性收缩 300次冻融循环,轨道板用机制砂混凝土和河砂混凝2.4.2千燥收缩 土的相对动弹模量分别为96.7%,98.0%,两者抗冻性 图10是混凝土不同测试龄期时的干燥收缩。由 较好,均满足Q/CR567-2017中“混凝土抗冻等级不图10(a)可知,梁体用机制砂混凝土在各龄期时的干
铁 道 建 筑 第 ５９ 卷 图 ６ 机制砂混凝土抗压强度和弹性模量的关系 应力结构用机制砂混凝土抗压强度和弹性模量的关系 与 ＡＣＩ ３１８ 模型更加接近[１] ꎮ ２ ３ 耐久性能 ２ ３ １ 抗氯离子渗透性 混凝土氯离子扩散系数和电通量如图 ７ 所示ꎮ 可 知ꎬ机制砂混凝土的氯离子扩散系数和电通量均小于 河砂混凝土ꎬ即机制砂混凝土抗氯离子渗透性能高于 河砂混凝土ꎬ具有更好地密实性ꎮ 机制砂中的石粉在 混凝土中具有改善胶凝材料颗粒级配、充填浆体空隙 的作用ꎬ提高了混凝土密实度ꎮ 梁体用机制砂混凝土 ５６ ｄ 氯离子扩散系数小于 ５×１０ －１２ ｍ ２ / ｓꎬ适用于 ＴＢ / Ｔ ３２７５—２０１１«铁路混凝土» 中 Ｌ２ 作用等级的氯盐环 境ꎻ机制砂混凝土 ５６ｄ 电通量小于１ ０００ Ｃꎬ满足 ＴＢ / Ｔ ３４３２—２０１６ 的技术要求ꎮ 轨道板用机制砂混凝土的 ５６ ｄ电通量小于 １ ０００ Ｃ、５６ ｄ 氯离子扩散系数小于 ５×１０ －１２ ｍ ２ / ｓꎬ符合 Ｑ/ ＣＲ ５６７—２０１７ 的技术要求ꎮ 图 ７ 混凝土抗氯离子渗透性 ２ ３ ２ 抗冻性 图 ８ 是不同冻融循环次数下混凝土的相对动弹模 量ꎮ 由图 ８(ａ)可知ꎬ经过 ３００ 次冻融循环ꎬ梁体用机 制砂混凝土和河砂混凝土的相对动弹模量分别为 ９７ ９％ꎬ９８ ６％ꎬ两者均满足“梁体混凝土经过 ２００ 次 (防水保护层混凝土为 ３００ 次)冻融循环后相对动弹 模不小于 ８０％” 的技术要求ꎮ 由图 ８ ( ｂ) 可知ꎬ经过 ３００ 次冻融循环ꎬ轨道板用机制砂混凝土和河砂混凝 土的相对动弹模量分别为 ９６ ７％ꎬ９８ ０％ꎬ两者抗冻性 较好ꎬ均满足 Ｑ/ ＣＲ ５６７—２０１７ 中“混凝土抗冻等级不 图 ８ 混凝土抗冻性 应小于 Ｆ３００”的技术要求ꎮ 混凝土的抗冻性主要取决 于含气量和强度[１９] ꎬ含气量高、强度大的混凝土抗冻 性能更好ꎮ 机制砂混凝土和河砂混凝土的含气量和强 度基本一致ꎬ两者的抗冻性差异不大ꎮ 生产工艺不良 或母岩强度不足可能使机制砂颗粒产生微裂缝ꎬ导致 机制砂吸水率大于河砂ꎬ混凝土硬化后机制砂中水分 被水泥浆体封堵ꎬ冻融循环作用下所受破坏程度高于 河砂混凝土[１７] ꎮ 因此机制砂经过机械设备的整形处 理ꎬ表面形貌和结构裂纹得到优化后的机制砂ꎬ其混凝 土的抗冻性与河砂混凝土相近ꎮ ２ ４ 收缩徐变性能 ２ ４ １ 塑性收缩 图 ９ 是混凝土塑性阶段的收缩变化ꎮ 可知ꎬ梁体 用混凝土在 ０ ~ １５ ｈ 内塑性收缩显著ꎬ轨道板用混凝 土在 ０~１０ ｈ 内塑性收缩显著ꎬ机制砂混凝土的塑性 收缩变化趋势与河砂混凝土一致ꎬ机制砂混凝土的最 终塑性收缩稍大于河砂混凝土ꎮ 塑性收缩发生在水泥 基材料终凝前的塑性阶段ꎬ该阶段水泥水化反应程度 大ꎬ并伴有泌水、水分急剧蒸发以及骨料不均匀沉降等 现象[２０] ꎮ 机制砂混凝土的坍落度略高于河砂混凝土ꎬ 塑性阶段机制砂混凝土中自由水含量略大ꎬ混凝土表 面水分蒸发速率较快ꎬ导致机制砂混凝土最终的塑性 收缩略大于河砂混凝土ꎮ 因此梁体用和轨道板用机制 砂混凝土应采取覆膜等措施加强早期养护ꎬ防止混凝 土因塑性收缩而开裂ꎮ 图 ９ 混凝土塑性收缩 ２ ４ ２ 干燥收缩 图 １０ 是混凝土不同测试龄期时的干燥收缩ꎮ 由 图 １０(ａ)可知ꎬ梁体用机制砂混凝土在各龄期时的干 １４
第4期 王振等:铁路工程预应力结构用机制砂混凝土性能研究 3结论 采用机制砂制备梁体和轨道板预应力结构用混凝 图10混凝土干令多书、±,对其工作性、力学性能、耐久性能和收缩徐变性能 进行研究。主要结论如下: 测试龄期/d 1)机制砂含有石粉、表面粗糙和棱角性强的颗粒 a)梁体用混凝 特性增大了减水剂和引气剂的掺量,通过外加剂掺量 调整,可以制备满足施工性能要求的预应力结构用混 燥收缩大于河砂混凝土,56d龄期时机制砂混凝土和 河砂混凝土的干燥收缩值分别为340.0×1023142X度和抗折强度大于河砂混凝士,后期抗压强度和抗折 强度与河砂混凝土相当,机制砂混凝土弹性模量大于 收缩不大于400×10°的技术要求。由图10(b)可知 轨道板用机制砂混凝土在各龄期时的干燥收缩值小于 河砂混凝土,机制砂混凝土张拉强度、脱模强度和强度 河砂混凝土,56d龄期时机制砂混凝土和河砂混凝土等级均满足梁体和轨道板的技术要求。 的干燥收缩值分别为291.7×10-6,344.2×10-6,满足 3)适量石粉在机制砂混凝土中具有填充效应和 Q/CR567—2017中轨道板混凝土56d收缩不大于 晶核作用,提高了混凝土密实度,相比于河砂混凝土 40×10-6的技术要求。混凝土干燥收缩的主要影响因 机制砂混凝土氯离子扩散系数小、电通量小。 素有胶凝材料、水灰比、骨料含量和种类、养护条件 4)机制砂混凝土和河砂混凝土的含气量和强度 等21),本试验中这些影响因素控制相同,因此梁体用 体用基本一致两者的抗冻性差异不大,且均属于高抗冻性 机制砂混凝土的干燥收缩与河砂混凝土基本一致。轨 混凝土。 道板用机制砂混凝土干燥收缩稍小于河砂混凝土的原 5)机制砂混凝土的收缩徐变变化规律基本与河 因可能是轨道板混凝土配合比中骨料的体积分数大 砂混凝土一致,多因素影响条件下造成最终的收缩徐 机制砂具有棱角性,其抑制混凝土收缩程度大于河砂。变大小略有差异。 2.4.3徐变 参考文献 图11是混凝土不同测试龄期时的徐变系数。可 知,机制砂混凝土徐系数变化规律与河砂混凝土一致,[1JLH, HUANG F, CHENG G,eta. Effect of Granite dust on 两者强度等级高,最终的徐变系数均较小。应力作用 Mechanical and Some Durability Properties of Manufactured Sand Concrete[ J]. Construction and Building Materials, 2016 下,水泥浆体的滑动或剪切变形、吸附水和层间水的转 移、水泥浆体对骨架弹性变形约束引起的滞后变形、内 2]goNcalVesJP,TavaResLM,FilHordt,etal.com- 部结构微裂缝的重新连接和破坏是产生混凝土徐变的 parison of Natural and Manufactured Fine Aggregates in Ce- 主要原因{2。影响混凝土徐变的因素十分复杂,主要 ment Mortars [J]. Cement and Concrete Research, 2007, 37 有水泥、骨料、矿物掺合料等内部因素及加载龄期、加 (6):924-932 载应力、温度、湿度等。相同条件下,机制砂颗粒棱角「3] YAHIA A, TANIMURA M, SHIMOYAMA Y. Rheological 性强,对浆体变形约束力强,有利于降低混凝土徐变变 Properties of Highly Flowable Mortar Containing Limestone 形,但机制砂中含有石粉会增大水泥浆体体积含量,提 Filler-effect of Powder Content and W/C Ratio[ J].Cement 高机制砂混凝土徐变变形,不同因素占主要作用时可 and Concrete Research, 2005, 35(3): 532-539 能导致机制砂混凝土最终的徐变变形存在差异。 [4]李艳,任永华,黄法礼,等石粉含量对机制砂颗粒形貌参 数的影响[J铁道建筑,2017,57(8):139-142. [5 SHANMUGAPRIYA T, UMA R N Experimental Investigations on High Performance Concrete Containing Manufactured Sand 06 Fine Aggregate[J]Journal of Research in Social Sciences and humanities,2016,6(6):1538-1547 [6]郭育霞,贡金鑫,李晶.石粉掺量对混凝土力学性能及耐久 性的影响[J]建筑材料学报,2009,12(3):266-271 (a)梁体用混凝土 (b)轨道板用混凝土 [7]王雨利,刘素霞,王卫东,等机制砂砂浆干缩性能的研究 图11混凝土徐变系数 [J].材料导报,2011,25(9):113-116
第 ４ 期 王 振等:铁路工程预应力结构用机制砂混凝土性能研究 图 １０ 混凝土干燥收缩 燥收缩大于河砂混凝土ꎬ５６ ｄ 龄期时机制砂混凝土和 河砂混凝土的干燥收缩值分别为 ３４０ ０×１０ －６ ꎬ３１４ ２× １０ －６ ꎬ满足 ＴＢ / Ｔ ３２７５—２０１１ 中预应力结构用混凝土 收缩不大于 ４００×１０ －６的技术要求ꎮ 由图 １０( ｂ)可知ꎬ 轨道板用机制砂混凝土在各龄期时的干燥收缩值小于 河砂混凝土ꎬ５６ ｄ 龄期时机制砂混凝土和河砂混凝土 的干燥收缩值分别为 ２９１ ７ × １０ －６ ꎬ３４４ ２ × １０ －６ ꎬ满足 Ｑ/ ＣＲ ５６７—２０１７ 中轨道板混凝土 ５６ ｄ 收缩不大于 ４００×１０ －６的技术要求ꎮ 混凝土干燥收缩的主要影响因 素有胶凝材料、水灰比、骨料含量和种类、养护条件 等[２１] ꎬ本试验中这些影响因素控制相同ꎬ因此梁体用 机制砂混凝土的干燥收缩与河砂混凝土基本一致ꎮ 轨 道板用机制砂混凝土干燥收缩稍小于河砂混凝土的原 因可能是轨道板混凝土配合比中骨料的体积分数大ꎬ 机制砂具有棱角性ꎬ其抑制混凝土收缩程度大于河砂ꎮ 图 １１ 混凝土徐变系数 ２ ４ ３ 徐变 图 １１ 是混凝土不同测试龄期时的徐变系数ꎮ 可 知ꎬ机制砂混凝土徐系数变化规律与河砂混凝土一致ꎬ 两者强度等级高ꎬ最终的徐变系数均较小ꎮ 应力作用 下ꎬ水泥浆体的滑动或剪切变形、吸附水和层间水的转 移、水泥浆体对骨架弹性变形约束引起的滞后变形、内 部结构微裂缝的重新连接和破坏是产生混凝土徐变的 主要原因[２２] ꎮ 影响混凝土徐变的因素十分复杂ꎬ主要 有水泥、骨料、矿物掺合料等内部因素及加载龄期、加 载应力、温度、湿度等ꎮ 相同条件下ꎬ机制砂颗粒棱角 性强ꎬ对浆体变形约束力强ꎬ有利于降低混凝土徐变变 形ꎬ但机制砂中含有石粉会增大水泥浆体体积含量ꎬ提 高机制砂混凝土徐变变形ꎬ不同因素占主要作用时可 能导致机制砂混凝土最终的徐变变形存在差异ꎮ ３ 结论 采用机制砂制备梁体和轨道板预应力结构用混凝 土ꎬ对其工作性、力学性能、耐久性能和收缩徐变性能 进行研究ꎮ 主要结论如下: １)机制砂含有石粉、表面粗糙和棱角性强的颗粒 特性增大了减水剂和引气剂的掺量ꎬ通过外加剂掺量 调整ꎬ可以制备满足施工性能要求的预应力结构用混 凝土ꎮ ２)梁体和轨道板用机制砂混凝土的早期抗压强 度和抗折强度大于河砂混凝土ꎬ后期抗压强度和抗折 强度与河砂混凝土相当ꎬ机制砂混凝土弹性模量大于 河砂混凝土ꎬ机制砂混凝土张拉强度、脱模强度和强度 等级均满足梁体和轨道板的技术要求ꎮ ３)适量石粉在机制砂混凝土中具有填充效应和 晶核作用ꎬ提高了混凝土密实度ꎬ相比于河砂混凝土ꎬ 机制砂混凝土氯离子扩散系数小、电通量小ꎮ ４)机制砂混凝土和河砂混凝土的含气量和强度 基本一致ꎬ两者的抗冻性差异不大ꎬ且均属于高抗冻性 混凝土ꎮ ５)机制砂混凝土的收缩徐变变化规律基本与河 砂混凝土一致ꎬ多因素影响条件下造成最终的收缩徐 变大小略有差异ꎮ 参 考 文 献 [ １ ]ＬＩ ＨꎬＨＵＡＮＧ ＦꎬＣＨＥＮＧ Ｇꎬｅｔ ａｌ.Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｇｒａｎｉｔｅ Ｄｕｓｔ ｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｏｍｅ Ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ Ｓａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ[Ｊ].Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１６ꎬ １０９:４１￣４６. [ ２ ]ＧＯＮÇＡＬＶＥＳ Ｊ ＰꎬＴＡＶＡＲＥＳ Ｌ ＭꎬＦＩＬＨＯ Ｒ Ｄ Ｔꎬｅｔ ａｌ.Ｃｏｍ￣ ｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｎａｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ Ｆｉｎｅ Ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ ｉｎ Ｃｅ￣ ｍｅｎｔ Ｍｏｒｔａｒｓ [ Ｊ]. Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈꎬ ２００７ꎬ ３７ (６):９２４￣９３２. [ ３ ]ＹＡＨＩＡ Ａꎬ ＴＡＮＩＭＵＲＡ Ｍꎬ ＳＨＩＭＯＹＡＭＡ Ｙ. Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｈｉｇｈｌｙ Ｆｌｏｗａｂｌｅ Ｍｏｒｔａｒ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ Ｆｉｌｌｅｒ￣ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒ Ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ Ｗ/ Ｃ Ｒａｔｉｏ [ Ｊ]. Ｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈꎬ２００５ꎬ３５(３):５３２￣５３９. [ ４ ]李艳ꎬ任永华ꎬ黄法礼ꎬ等.石粉含量对机制砂颗粒形貌参 数的影响[Ｊ].铁道建筑ꎬ２０１７ꎬ５７(８):１３９￣１４２. [ ５ ]ＳＨＡＮＭＵＧＡＰＲＩＹＡ ＴꎬＵＭＡ Ｒ Ｎ.Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ Ｓａｎｄ ａｓ Ｆｉｎｅ Ａｇｇｒｅｇａｔｅ[Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ Ｓｏｃｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｈｕｍａｎｉｔｉｅｓꎬ２０１６ꎬ６(６):１５３８￣１５４７. [ ６ ]郭育霞ꎬ贡金鑫ꎬ李晶.石粉掺量对混凝土力学性能及耐久 性的影响[Ｊ].建筑材料学报ꎬ２００９ꎬ１２(３):２６６￣２７１. [ ７ ]王雨利ꎬ刘素霞ꎬ王卫东ꎬ等.机制砂砂浆干缩性能的研究 [Ｊ].材料导报ꎬ２０１１ꎬ２５(９):１１３￣１１６. １５
第59卷 [8]钟美秦,刘光明,张奇男机制砂在铁路高性能混凝土中的 the Hydration of Portland Limestone Cement by Means of TG 应用研究[J]混凝土世界,2014(10):34-44. [J. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 1998, 52 [9]黄滕斌混合砂C60预应力混凝土在铁路预制T梁中的应 (3):863-870 用研究[].北方交通,2015(1):21-23 [16]方玲普通混凝土抗压与抗折强度分析[J].电大理工, 10]高波,夏京亮,徐鑫,等内马铁路机制砂轨枕C60混凝土 2017(2):3-4. 配制及性能研究[J]中国铁路,2018(3) [1门]蒋正武,梅世龙机制砂高性能混凝土[M]北京:化学工业 [I]国家铁路局高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁: 出版社,2015 TBT3423-2016S]北京:中国铁道出版社,2016 [18]杨玉辉C80机制砂混凝土的配制与性能研究[D].武汉 [12]中国铁路总公司高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道先张 武汉理工大学,2007,23-38 法预应力混凝土轨道板:QCR567-2017[S].北京:中国[19] ZHANG P,LUG, PANG C, et al. Influence of pore structures 铁道出版社,2017 on the Frost Resistance of Concrete[J]. Magazine of Concrete 13]中华人民共和国铁道部混凝土枕:TB/T2190-2013[S] Research,2017,69(6):1-9 北京:中国铁道出版社,2013. [20]蒋正武,任启欣,吴建林,等机制砂特性及其在混凝土中应 [14 ]SHEN W, YANG Z, CAO L, et al. Characterization of Manufac 用的相关问题研究[J]新型建筑材料,2010,37(11):1-4. tured sand: Particle Shape, Surface texture and behavior in[2l]李凤兰机制砂混凝土概论[M]北京:中国水利水电出版 Concrete[J]. Construction and Building Materials, 2016, 114 社,2014 595-601. [2】]阎培渝,周智凯,刘卫未,等.高强自密实混凝土徐变特性 [15]TSIVILIS S, KAKALI G, CHANIOTAKIS E, et al. A Study on 的研究[J].工业建筑,2016,46(9):108-1 Study on Performance of Manufactured Sand Concrete for Prestressed Structures in Railway Engineering WANG Zhen, 2.HAN Zili, 2, LI Huajian HUANG Fali' (1. Railway Engineering Research Institute, China Academy of Railway Sciences Group Co. Ltd, Beijing 100081, China 2. State Key Laboratory for Track Technology of High-Speed Railway, Beijing 100081, Chin Abstract Taking concrete used for beam and track slab as research object, the performance differences between manufactured sand concrete and river sand concrete for prestressed structures in railway engineering were contrastively studied from the aspects of workability, mechanical property, durability, shrinkage and creep. The results show that more superplasticizer and air-entraining agent should be added to manufactured sand concrete to achieve the same workability as river sand concrete. The early compressive strength, bending strength and elasticity modulus of the manufactured sand concrete are improved due to the hydration promotion effect of limestone powder and the particle effect of manufactured sand. The filling effect of limestone powder is conducive to improving the compactness of concrete and reducing the ion diffusion coefficient and electric flux of concrete. The frost resistance of anufactured sand concrete meets the technical requirements of beam and track slab. The change rule of shrinkage and creep of the manufactured sand concrete is consistent with that of the river sand concrete Key words Manufactured sand concrete; Prestressed structure Strength; Durability; Shrinkage and creep (责任审编李付军)
铁 道 建 筑 第 ５９ 卷 [ ８ ]钟美秦ꎬ刘光明ꎬ张奇男.机制砂在铁路高性能混凝土中的 应用研究[Ｊ].混凝土世界ꎬ２０１４(１０):３４￣４４. [ ９ ]黄滕斌.混合砂 Ｃ６０ 预应力混凝土在铁路预制 Ｔ 梁中的应 用研究[Ｊ].北方交通ꎬ２０１５(１):２１￣２３. [１０]高波ꎬ夏京亮ꎬ徐鑫ꎬ等.内马铁路机制砂轨枕 Ｃ６０ 混凝土 配制及性能研究[Ｊ].中国铁路ꎬ２０１８(３):４８￣５３. [１１]国家铁路局.高速铁路预制后张法预应力混凝土简支梁: ＴＢ/ Ｔ ３４２３—２０１６[Ｓ].北京:中国铁道出版社ꎬ２０１６. [１２]中国铁路总公司.高速铁路 ＣＲＴＳⅢ型板式无砟轨道先张 法预应力混凝土轨道板:Ｑ/ ＣＲ５６７—２０１７[ Ｓ].北京:中国 铁道出版社ꎬ２０１７. [１３]中华人民共和国铁道部.混凝土枕:ＴＢ/ Ｔ ２１９０—２０１３[ Ｓ]. 北京:中国铁道出版社ꎬ２０１３. [１４]ＳＨＥＮ ＷꎬＹＡＮＧ ＺꎬＣＡＯ Ｌꎬｅｔ ａｌ.Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃ￣ ｔｕｒｅｄ Ｓａｎｄ:Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｈａｐｅꎬ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｔｅｘｔｕｒｅ ａｎｄ Ｂｅｈａｖｉｏｒ ｉｎ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ[Ｊ].Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１６ꎬ１１４: ５９５￣６０１. [１５]ＴＳＩＶＩＬＩＳ ＳꎬＫＡＫＡＬＩ ＧꎬＣＨＡＮＩＯＴＡＫＩＳ Ｅꎬｅｔ ａｌ.Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｒｔｌａｎｄ Ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ Ｃｅｍｅｎｔ ｂｙ Ｍｅａｎｓ ｏｆ ＴＧ [Ｊ].Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙꎬ １９９８ꎬ ５２ (３):８６３￣８７０. [１６]方玲.普通混凝土抗压与抗折强度分析[ Ｊ].电大理工ꎬ ２０１７(２):３￣４. [１７]蒋正武ꎬ梅世龙.机制砂高性能混凝土[Ｍ].北京:化学工业 出版社ꎬ２０１５. [１８]杨玉辉.Ｃ８０ 机制砂混凝土的配制与性能研究[Ｄ].武汉: 武汉理工大学ꎬ２００７ꎬ２３￣３８. [１９]ＺＨＡＮＧ ＰꎬＬＩＵ ＧꎬＰＡＮＧ Ｃꎬｅｔ ａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｐｏｒｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｆｒｏｓｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ[ Ｊ].Ｍａｇａｚｉｎｅ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１７ꎬ６９(６):１￣９. [２０]蒋正武ꎬ任启欣ꎬ吴建林ꎬ等.机制砂特性及其在混凝土中应 用的相关问题研究[Ｊ].新型建筑材料ꎬ２０１０ꎬ３７(１１):１￣４. [２１]李凤兰.机制砂混凝土概论[Ｍ].北京:中国水利水电出版 社ꎬ２０１４. [２２]阎培渝ꎬ周智凯ꎬ刘卫未ꎬ等.高强自密实混凝土徐变特性 的研究[Ｊ].工业建筑ꎬ２０１６ꎬ４６(９):１０８￣１１１. Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ Ｓａｎｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｏｒ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＷＡＮＧ Ｚｈｅｎ １ꎬ２ ꎬＨＡＮ Ｚｉｌｉ １ꎬ２ ꎬＬＩ Ｈｕａｊｉａｎ １ꎬ２ ꎬＨＵＡＮＧ Ｆａｌｉ １ꎬ２ ꎬＹＩ Ｚｈｏｎｇｌａｉ １ꎬ２ (１.Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＣｈｉｎａ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ. Ｌｔｄ.ꎬＢｅｉｊｉｎｇ １０００８１ꎬＣｈｉｎａꎻ ２.Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｔｒａｃｋ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｈｉｇｈ￣Ｓｐｅｅｄ ＲａｉｌｗａｙꎬＢｅｉｊｉｎｇ １０００８１ꎬＣｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔａｋｉｎｇ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｂｅａｍ ａｎｄ ｔｒａｃｋ ｓｌａｂ ａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔꎬｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｓａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｒｉｖｅｒ ｓａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｆｏｒ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｉｎ ｒａｉｌｗａｙ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｅｒｅ ｃｏｎｔｒａｓｔｉｖｅｌｙ ｓｔｕｄｉｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙꎬｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙꎬｄｕｒａｂｉｌｉｔｙꎬｓｈｒｉｎｋａｇｅ ａｎｄ ｃｒｅｅｐ.Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｍｏｒｅ ｓｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅｒ ａｎｄ ａｉｒ￣ｅｎｔｒａｉｎｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｄｄｅｄ ｔｏ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｓａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ ａｓ ｒｉｖｅｒ ｓａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ.Ｔｈｅ ｅａｒｌｙ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈꎬｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｍｏｄｕｌｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｓａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｒｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｕｅ ｔｏ ｔｈｅ ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｓａｎｄ.Ｔｈｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌｉｍｅｓｔｏｎｅ ｐｏｗｄｅｒ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｉｏｎ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｌｕｘ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ. Ｔｈｅ ｆｒｏｓｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｓａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｂｅａｍ ａｎｄ ｔｒａｃｋ ｓｌａｂ.Ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｒｕｌｅ ｏｆ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ａｎｄ ｃｒｅｅｐ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｓａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｓ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ｓａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ. Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ ｓａｎｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅꎻＰｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎻＳｔｒｅｎｇｔｈꎻＤｕｒａｂｉｌｉｔｙꎻＳｈｒｉｎｋａｇｅ ａｎｄ ｃｒｅｅｐ (责任审编 李付军) １６
