高速铁路高性能混凝土与高性能减水剂

  一、高速铁路发展与现状

  目前高速轨道交通形式:

  轮轨构造：高铁轮轨（法国）最高试验时速—574.8km/h

  磁悬浮构造：磁悬浮（日本）最高试验时速—581km/h

  世界第一条高速铁路（简称高铁），日本东京—大坂新干线于1964年成功运营，时速220km/h，全长515km；继之法国于1983年建成巴黎—里昂TGV高铁，时速270km/h，全长388km。目前世界上已有高铁营业里程8763km，分布于日、法、德等10个国家和地区。

  二、高速铁路建设规划

  高速铁路在客运市场有四大优势：一是速度快；二是安全可靠；三是经济实惠；四是运载量大。

  “十一五”建设目标，新线17000km，其中高铁（客运专线）2000km，到“十三五”末（2020年）高铁（客运专线）将达到20000km。高铁将形成“四纵四横”、“三个城际快速客运系统”和其他城际轨道交通

  “四纵”：北京－天津－南京－上海；北京－武汉－广州－深圳；北京－沈阳－哈尔滨；杭州－宁波－温州－福州－深圳

  “四横”：徐州－郑州－兰州；杭州－南昌－长沙；青岛－石家庄－太原；南京－武汉－重庆－成都

  三个城际客运通道：环渤海地区，长江三角、珠江三角地区

  高铁快速客运速度目标值分为每小时200～250公里和300～350公里两类

  三、铁路高性能混凝土的技术要求和应用规模

  1.HPC技术性能指标

  高速铁路客运专线具有快速、动力性强、安全性高、舒适、环保和减少养护维修的特点。为此要求主体混凝土结构应使用高耐久性、高体积稳定性、高塑性的高性能混凝土，其主体砼结构设计使用年限为100年。

  建筑结构设计使用年限通常分四类：第1类：5年，临时性结构；第2类：25年，易于替换的结构和构件；第3类：50年，普通房屋和结构物；第4类：100年，纪念性建筑和特别重要的建筑结构。

  美国：规定桥梁 不小于50～100年。

  欧洲：CCES01-2004规定分为三级：

  一级：重要土木工程或重要建筑物 100年；

  二级：次重要土木工程或一般建筑物 50年；

  三级：可替换的易损构件 30年。

  2.铁路工程特点

  传统铁路：70～90％有碴轨道线路（道碴＋轨枕）+10～30%桥、涵、隧

  高速铁路：50～90％桥、涵、隧+50～100％无碴轨道板

  3. 主体结构混凝土技术条件

  对高性能混凝土的技术要求，除了满足强度和施工性能，其耐久性指标都有相应的规定。

  4. 配制高性能混凝土的必备条件

  配制高性能混凝土的必备条件是：使用优质的水泥，粗、细骨料，矿物掺合料和化学外加剂；低水灰（胶）比、合理的配合比设计。

  客运专线对原材料的要求：

  水泥：宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，不宜使用早强水泥。

  矿物掺合料：应选用品质稳定的粉煤灰、矿渣粉或硅灰。

  细骨料：洁净天然中粗河砂，也可选用专门机组生产的人工砂，不宜使用山砂，不得使用海砂。

  粗骨料：洁净碎石，也可采用碎卵石，不宜采用砂岩碎石。

  化学外加剂：须经铁道部鉴定或评审，并经铁道部产品质量监督检验中心检验合格。

  5. 配合比选定的基本规定

  C30及以下混凝土的胶凝材料不宜高于400kg/m³;

  C35~40混凝土不宜高于450kg/m³;

  C50及以上混凝土不宜高于500 kg/m³;

  混凝土中粉煤灰掺量大于30％时，混凝土的水胶比不得大于0.45; 预应力混凝土以及处于冻融破坏环境的混凝土中粉煤灰的掺量不宜大于30％。

  对于客运专线混凝土预制梁，混凝土胶凝材料总量不应超过500 kg/m³，水胶比不应大于0.35。

  对于预制后张法预应力铁路简支T梁，混凝土水泥总量不宜小于400 kg/m³，混凝土胶凝材料总量不应超过500 kg/m³，水胶比不应大于0.35，掺合料的最大掺量不应超过水泥质量的25％。

  6. 高速铁路高性能混凝土的应用规模

  高性能混凝土：高和易性、高体积稳定性、早强、高强、高结构性能、高耐久性、高抗动载疲劳等。

  高效减水剂：高适应性（与水泥、矿物掺合料）、高减水率、引气性、保塑、低有害物质含量等。

  高铁主体结构HPC应用规模：“十一五”高铁建设规划7000km，城际快速轨道交通2000km，其中桥、涵、隧占总延长km的三分之二，计约6000km，每公里砼用量约40～50万立方，“十一五”HPC应用规模总量2.4～3.0亿立方，平均 每年用量5000～6000万立方。