高速铁路板式无砟轨道充填层混凝土收缩变形特性研究.pdf
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1、2 0 1 1年 第 3 期 (总 第 2 5 7 期 ) Nu mb e r 3 i n 20 1 1 ( To t a l No 2 5 7) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHNOL 0GY d o i : 1 0 3 9 6 9 0 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 1 0 3 0 4 0 高速铁路板式无砟轨道充填层混凝土 收缩变形特性研究 谭盐宾 。 ,赵健 。 ,李化建 1 , 2 ,谢永江 1 I 2 ,易忠来 1 , 2 ( 1 中国铁道科学研究院 ,北京 1 0 0 0 8 1 ;2 高速铁路轨道技术
2、 国家重点实验室 ,北京 1 0 0 0 8 1 3 西南交通大学 土木工程学院,四川 成都 6 1 0 0 3 1 ) 摘要 : 为探 明高速铁路板式无砟轨道充填层混凝土的收缩变形规律 , 开展 了充填层混凝土收缩变形影响因素试验研究 。 结果表明 : 早期 保湿养护对降低充填层混凝土干缩变形作用明显, 比未进行保湿养护 自密实混凝土的干缩变形降低 1 5 左右 ; 细骨料细度模 数对充填层 混凝土干缩变形影响较小 ; 粗骨料最大粒径对充填层混凝土 自身收缩变形的影响 比干燥收缩大 , 粗骨料最大粒径由 2 0 mm 降低至 1 0mm, 自 身收缩变形值增大 5 - 2 5 ; 胶凝材料用
3、量 对充填层混凝 土干缩变形 和 自身收缩变形影响显著 , 胶凝材料用量每增加 2 O , 混凝土干缩 变形值和 自身收缩 变形值均增大 1 0 2 0 ; 充填层混凝土早期 ( 9 0 d ) 自身 收缩 变形 占干缩变形 的 5 0 , 而长期( 2 1 0 d ) 则能 占干缩变形 总量的 7 4 左右。 关键词 : 高速铁路 ;充填层混凝土 ;干缩变形 ;自身收缩变形 中图分类号 : T U5 2 8 0 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 3 0 1 2 5 0 4 Re s e ar ch on pr ope r t y
4、 of de f or ma t i on of f i l l i ng l a ye r c onc r e t e u s ed i n hi gh s pe e d r ai l wa y s l a b ba l l a s t l e s s t r ac k T A N Y a n b i n 一 , Z H AOJ i a n , L I Hu n -j i a n , XI EYo n g -j i a n g 一 , Y I Z h o n g - l a i ( 1 C h i n a Ac a d e my o f R a i l w a y S c i e n c e
5、 , B e i j i n g1 0 0 0 8 1 , C h i n a ; 2 S t a t e Ke yL a b o r a t o r yf o r T r a c kT e c h n o l o g yo f Hi g h - S p e e dR a i l wa y Be ij i n g 1 0 0 0 8 1 , C h i n a ; 3 S c h o o l o f Ci v i l E n g i n e e ri n g , S o u t h we s t J i a o t o n g Un i v e r s i t y , C h e n g d
6、u 6 1 0 0 3 1 , C h i n a ) Abs t r a c t : To u n c o v e r t h e p r o p e r ty o f d e f o r ma t i o n o ff i l l i n g l a y e r c o n c r e t e us e d i n h i g h s p e e d r a i l wa y s l a b b a l l a s t l e s s t r a c k, t h e f a c t o r s wh i c h a f - f e c t t h e d e f o rm a t i o
7、 n o f fil l i n g l a y e r c o n c r e t e we r e s t u di e d Th e r e s u l t s s h o w t h a t e a r l y c u rin g c a n r e d u c e t h e d r y i n g s h r i n k a g e o f c o n c r e t e o b v i o u s l y t h e d r y i n g - s h r i n k a g e v a l u e o f c o n c r e t e wi t h e a r l y c u
8、 rin g i s 1 5 l o we r t h a n t h a t wi t h o u t e a r l y c u rin g F i n e n e s s mo d u l u s o f s a n d h a s a s l i g h t l y e f - f e e t o n dr y i n g - s hr i n k a g e o f c o n c r e t e Th e i n flu e n c e of ma x i mu m s i z e o f a g g r e g a t e o n a u t o g e n e o u s s
9、h rin k a g e i s h i g h e r t h a n d r y i n g- s h rink a g e Th e a u t o g e n e o u s s h r i n k a g e v a l u e i n c r e a s e d 5 t O 2 5 wh e n t h e ma x i mu m s i z e o fa g gr e g a t e r e d u c e d f r o m 2 0 mm t o 1 0 mm Th e c o nt e n t o f b i n d i n g ma t e ri a l a l s o
10、h a d a n o b v i o u s e f f e c t o n b o t h d r y i n g s h ri n k a g e a n d a ut o g e n e o us s h rink a g e Bo t h t h e v a l u e s o f d r y i n g - s h rink a g e a n d a u t o g e n e o u s s h rin ka g e i n c r e a s e d 1 0 t o 2 0 wh e n t h e c o n t e n t o f b i n din g ma t e r
11、ia l i n c r e a s e d 20 k g Th e a u t o g e n e o u s s h r i n k a g e v a l u e c a n b e 5 0 o f d r y - i n g s h r i n k a g e v a l u e a t e a r l y a g e( 9 0 d ) , a n d c a n r e a c h 7 4 o f d ryi n g s h ri n k a g e v a l u e a t l o n g a g e( 2 1 0 d ) Key wor ds : hi g h s p e e
12、d r a i l wa y; fil l i n g l a y e r c o n c r e t e ; d r ying s h r i n k a g e ; a u t o g e n e o us s h rin ka g e O 引 言 高速 铁路 板式无砟轨道充 填层 混凝土是一种具 有高 流动 性 、 高间隙通过性和高抗离析能力的特种混凝土。 充填层混凝土 的施工工况和功能定位决定了其不但要具有优异的工作性能 ( 自密 实性能 ) , 同时还要具有 良好 的体积稳定性 。 然而 , 混凝土 的工作性和体积稳定性通常是相互矛盾的, 提高混凝土流动性 的措施或多或少地会增大收缩
13、变形。 对于自密实混凝土而言, 其 影响则更为明显, 自密实混凝土为实现其白密实性能, 通常采用 高胶凝材料用量、 高砂率、 高浆骨比等方式来提高其工作性 , 这些措施均会增大自密实混凝土的收缩变形。 鉴于充填层结构 在整个板式无砟轨道结构中的重要性, 本文研究了充填层混凝 土的收缩变形特性, 以期实现充填层混凝土工作性和体积稳定 性之间矛盾的统一, 为指导高速铁路板式无砟轨道充填层混凝 土的制备提供理论支持。 1 原材料与试验方法 1 1 原材料 水泥为北京琉璃河水泥厂产 P 04 2 5级水泥; 粉煤灰为河 北西柏坡 电厂 I 级粉煤灰 ; 细粉填料 为 2 5 0 0目磨细石灰石粉 。
14、水泥 、 粉煤灰和磨细石灰石粉的化学性能指标见表 1 。 粗骨料为 天津蓟县产两种连续级配碎石, 其最大粒径分别为 l O 、 2 0 mm; 细骨料为河北卢龙产细度模数分别为 2 7 、 1 9的河砂 , 其筛分结 果如 图 1 所示 。 减水剂为天津雍 阳减水剂厂产聚羧酸系高效减 水剂 , 减水率为 2 9 。 黏度改性剂( V MA) 为 自制。 1 2配 合 比 充填层混凝土设计强度等级为 C 4 0 , 配合比见表 2 。 收稿 日期 :2 0 1 0 1 0 1 9 基金项目:铁道部科技研究开发重点课题 ( 2 0 0 9 G0 2 2 一 A) ; 中国铁道科学研究院院基金项 目
15、( 2 0 1 0 YJ 7 2 ) 1 2 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 水泥与矿物掺合料的化学成分 粒 径 ram 图 1 两种细骨料的筛分 曲线 1 3试 验 方 法 充填层混凝土f缩变形测试采用两种不同方式 : 一种方式 是参照GB T 5 0 0 8 2 -2 0 0 9 普通混凝土长期性能和耐久性能试 验方 法标准 进行 ; 另一种方式是混凝 土试件成型后带模养护 1 d即拆模放人温度 ( 2 0 2 ) , 相对湿度 ( 6 0 5 ) 的恒温恒湿 环境 中进行收缩测试 。自收缩变形测试则是在混凝土试件成型 后 即立 即采用塑料薄膜进
16、行包裹 , 以防止水分散失, 带模养护 1 d 后即拆模并进行密封包裹, 然后放入温度( 2 0 2 ) , 相对湿度 ( 6 0 5 ) 的恒温恒湿环境中进行收缩测试 。 2分析与讨论 2 1 早期保湿养护时间对充填层混凝土干缩变形的影响 图 2是早期保湿养护 时间对 自密实混凝 土干缩变形影 响 的曲线, 由图可知, 早期保湿养护对自密实混凝土干缩变形值 影 响显著, 成型 1 d 后 即拆模进行干缩测试 的自密实混凝土各龄 期干缩变形值大大高于拆模后再保湿养护 2 d的自密实混凝土 的干缩变形值。 前者 l 8 0 d干缩值达到 5 6 7个微应变 , 而后者仅 为 4 8 3个微应变
17、, 比前者降低 1 5 左右。 自密实混凝土胶凝材料 用量较大, 且粉煤灰掺量高, 早期强度发展相对普通混凝土更 慢 , 在其成型早期若保湿养护不足, 水泥浆体密实度差, 内部粗 大毛细孔结构偏 多 , 在 干燥 环境 中, 其 内部水分更容 易向外 界 散失, 引起干缩变形增大。 2 2 细骨料细度模数对充填层混凝土干缩变形的影响 细骨料细度模数表征细骨料 中粗细颗粒含量 的多少, 由图 1 可以看 出 , 试验所用两种细度模数不 同的河砂 , 细度模数 为 1 9 的河砂在 0 1 6 2 5 mm 范 围内颗粒含量 大大高 于细度模数 为 2 7的河砂 , 特别是在 O _ 3 1 5
18、mm这一级, 两种河砂的筛余量相 差达 3 5 , 这表明细度模数 1 9的河砂细颗粒含量高 。 表 2 充填 层混凝土配合比 曼 冬 婚 龄期 , d 图 2 早期保湿养护对充填层混凝土干缩变形的影响 表 3充填层混凝土拌合物性能 图 3所示为细度模数对充填层混凝 土干缩变形 的影响 , 由 图可知 , 细骨料细度模数由2 7降低至 1 9 , 其干缩变形值增加 1 26 龄 期 d 图 3 细度模数对 充填层混凝土干缩变形的影响 量最 大( 1 5 0 d ) 为 3 1 个微应变 , 增幅约 6 , 说明细度模数变化 对充填层混凝土于缩变形影响较小, 这与文献【 3 】 研究结果一 致
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