聚羧酸减水剂对自密实混凝土性能影响
Impact of Polycarboxylate Superplasticizer on the Performance of Self-compacting Concrete
张广 ZHANG Guang
（中铁十七局集团第五工程有限公司，太原 030032）
（CR17BG No.5 Engineering Co.，Ltd.，Taiyuan 030032，China）
摘要： 自密实混凝土是CRTSⅢ型板式无砟轨道的技术关键， CRTSⅢ型无砟轨道填充层灌注施工对自密实混凝土提出了几乎苛刻的要求，本文结合郑徐客专CRTSⅢ型板式无砟轨道填充层灌注需要，解组线外工艺性试验，分析了聚羧酸减水剂对自密实混凝土性能的影响，确定了聚羧酸减水剂对自密实混凝土性能的影响规律。
Abstract: Self-compacting concrete is the key technology of CRTS Ⅲ plate type ballastless track. The CRTS Ⅲ plate type ballastless track filling layer pouring construction puts forward almost stringent requirements to self-compacting concrete pouring construction. Combined with the CRTS Ⅲ plate type ballastless track filling layer pouring construction requirements of Zhengzhou- Xuzhou Passenger Dedicated Line, this paper analyzes the impact of polycarboxylate superplasticizer on the properties of self-compacting concrete, and determines the impact law of polycarboxylate superplasticizer on the properties of self-compacting concrete.
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关键词 ： 板式无砟轨道；聚羧酸减水剂；自密实混凝土
Key words: plate type ballastless track；polycarboxylate superplasticizer；self-compacting concrete
中图分类号：TU528文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）20-0097-03
0引言
CRTSⅢ型板式无砟轨道[1]，是在学习、消化、吸收日本和德国板式无砟轨道先进技术和对多条不同形式无砟轨道运营验证的基础上，通过再创新研发出的板式无砟轨道结构形式，被铁道部命名为CRTSⅢ型板式无砟轨道，通过在城灌、武汉城市圈、西宝等多条客专铁路铺设试验及不断改进，已基本形成具有自主知识产权的双向预应力、单元板式、凹槽限位、便于更换维修的无砟轨道复合板式新型结构体系。
其突出特点是采用自密实混凝土[2]（工程界亦称自流平混凝土或免振捣混凝土）替代了原有的CA砂浆填充层，采用底座凹槽替代原有的侧向挡块实现轨道板的限位、并取消了纵联形成采用单元板式结构。自密实混凝土填充层是CRTSⅢ型板式无砟轨道的核心技术之一。
自密实混凝土是建筑工程界的成熟技术，但引入高速铁路无砟轨道结构中尚属首次，充分利用自密实混凝土的流动性可实现轨道板的“先铺后灌”施工工艺，即现将轨道板按设计位置铺设在底座上，完成精调作业，安装模板，再行灌注混凝土。通过轨道板自身的门形钢筋实现与自密实混凝土的永久性连接，形成复合板式结构；替代沥青水泥砂浆，从而提高轨道结构的耐久性。
自密实混凝土工作性和稳定性，是实现CRTSⅢ型无砟轨道灌注施工的关键，减水剂[3]对自密实混凝土性能有着直接的影响，掌握减水剂对自密实混凝土性能的影响规律，对于CRTSⅢ型无砟轨道灌注施工具有重要意义。
1自密实混凝土的组成
自密实混凝土主要由水泥、骨料（级配碎石、砂）、矿物掺和料（粉煤灰、矿渣粉）、拌和用水、外加剂、黏度改性材料等组成。各种原财源的检验标准，在《CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土技术条件》中有明确的规定，本文不再赘述，仅对减水剂进行讨论。
2减水剂的概念及分类
减水剂是一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。大多属于阴离子表面活性剂，有木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等。加入混凝土拌合物后对水泥颗粒有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善混凝土拌合物的流动性；或减少单位水泥用量，节约水泥。
以减水剂减水及增强能力分类如表1。
3减水剂在自密实混凝土中的作用
减水剂的主要作用有以下几个方面：
①能够增加水化效率，降低单位体积用水量，增加牢固度，节省水泥用量，从而有效降低工程成本。
②使没有凝固的混凝土和易性得到改善，有效遏制了混凝土成分的离析现象。
③有利于提高抗渗性，增加耐久性及改善耐化学腐蚀性能。
④有效降低混凝土凝固的收缩率程度，防止混凝土构件产品发生裂纹。
⑤有利于改善抗冻性性能。
4聚羧酸减水剂对自密实混凝土性能的影响
4.1 自密实混凝土的技术要求
CRTSⅢ型板式无砟轨道充填层是采用“先铺后灌”工艺[4]，其对自密实混凝土的技术要求：
①自密实混凝土灌入板腔时，要靠自身的流动性灌注，期间不得振敲，一次性完成灌注。
②自密实混凝土灌注后要均匀密实，无泌水，无离析分层，与轨道板牢固结合。
③自密实混凝土灌注后轨道板无移动变形现象。
4.2 试验与分析
4.2.1 试验配合比
通过现场自密实混凝土灌注施工，对已配好的自密实混凝土为例进行数据分析和实地调整配合比考察研究。自密实混凝土配合比设计主要参数及性能指标如表2、表3和表4所示。
4.2.2 聚羧酸减水剂对水泥净浆性能的影响
自密实混凝土性能对原材料指标和用量大小波动很敏感，其中聚羧酸减水剂减水率对自密实混凝土性能影响明显，通过主要性能指标对比分析减水剂对自密实混凝土性能的影响：
①对混凝土的流动性的影响。在自密实混凝土中适量增加一些减水剂后，水泥颗粒所带的电位增大，电通量降低，可使自密实混凝土黏性降低，提高整个分散体系的稳定性，改善了混凝土的流动性。根据减水剂的掺量对混凝土流动性的影响对比分析如表5。
流动性的改善避免了振敲操作，减少了施工现场的噪声污染和降低了劳动力强度。
②对凝结时间的影响。根据图1比较，加入一定量的聚羧酸减水剂可以对水泥净浆有一定的缓凝效果，这样使新搅拌的混凝土可以在较长时间内保持量好的可塑性，也有利于灌注成型和提高施工质量以及减少混凝土初始的水化热。
4.2.3 聚羧酸减水剂对自密实混凝土性能的影响
①聚羧酸减水剂对混凝土和易性的影响。自密实混凝土的和易性通常是以塌落扩展度值来测定的，没有添加或者添量少的减水剂往往会使混凝土和易性变的很差，加大施工难度，通过数据表明增加一些减水剂会改善混凝土的和易性。
②聚羧酸减水剂对混凝土抗压强度的影响。混凝土抗压强度与混凝土中水泥石空隙率及密实度有关。在改变减水剂量后使混凝土中水泥石间隙体积显著减少，变得更密实，由此在一定程度上提高了自密实混凝土的抗压强度。
③聚羧酸减水剂对混凝土耐久性能的影响。自密实混凝土耐久性包括抗冻性、抗渗性、抗化学腐蚀性。高性能减水剂具有一定引起性能的减水剂，增加减水剂可以引入一定量的气体（不超过5%）有利于改善抗冻性性能，其耐久性也大大增加。在塌落扩展度指标相同的情况下，采用减水剂就可以大大减少搅拌混凝土用水量，减少泌水率，从而对提高其抗渗性及抗冻性能均有很大的帮助。
自密实混凝土在表面上很容易接触到CO2，CO2使混凝土中的水化产物Ca（OH）2发生化学反应变成CaCO3而丧失碱性。为此采用添加有复合阻锈剂的减水剂对其化学反应进行抑制，提高自密实混凝土的抗化学腐蚀性，从而改善混凝土的耐久性能。但不能以泌水解决自密实混凝土拌和物坍落度损失问题，应使用高效聚羧酸系减水剂，添加优质黏度改性材料等综合措施。
这样既能有效减少用水量，提高改善混凝土流动性能，从而避免离析和泌水的发生，也能减少水泥用量、防止混凝土开裂和提高改善自密实混凝土与轨道板混凝土间粘结效果。
5结论
减水剂作为混凝土中常见的化学物质添加剂之一，在改善和增强混凝土性能上发挥了不可替代的作用。分析试验的结果表明，添加减水剂能够改善混凝土的自密实度、牢固度、耐久性、改进混凝土工作性能等，进一步保证了工程建设质量。但不同的其他原材料的指标的不同，对自密实混凝土性能要求不同，相应的减水剂用量亦有所不同，因此，科学控制自密实混凝土中减水剂的用量非常重要。
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参考文献：
[1]陈孟强.CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土施工关键技术[J].高速铁路技术，2013，4（5）.
[2]李国豪（集体著作）.中国土木建筑百科辞典[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.
[3]郭登峰，刘红，刘准.混凝土减水剂研究现状和进展[J].混凝土，2010（7）.