无砟轨道底座板混凝土结构耐久性能试验分析.pdf
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1、文 章编 号 :l 0 0 7 - 0 4 6 X ( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 2 5 0 6 生态建材 无砟轨道底座板混凝土结构耐久性能试验分析 E x p e r i m e n t a l A n a l y s i s o f t h e D u r a b i l i t y o f C o n c r e t e S t r u c t u r e o f B a l l a s t l e s s T r a c k B a s e P l a t e 张贤超 ,李 伟 ( 1 中南大学 土木工程学院,湖南 长沙 4 1 0 0 7 5 ;2 山东高速青岛胶州湾大桥投
2、资发展有限公司,山东胶州 2 6 6 3 0 0 ) 摘要 : 关键词 结合石武客运专线,综合考虑坍落度 、力学性能、电通量等试验指标 ,优化配合比设计,采用 S E M 电镜 扫描、XRD物相分析等微观测试方法,研究无砟轨道底座板混凝土结构在酸雨和碳化耦合条件 下微观结 构的变化规律 ,分析其对混凝土性能产生的影响。试验结果表明:在酸雨和碳化侵蚀作用下,底座板混 凝土表层结构局部较疏松 ,孔隙增加 ,且随龄期增加 ,板状 C a ( OH) ,晶体含量逐渐减少,混凝土强度均 有所降低,降低最大值达 2 7 ;中性化深度也随侵蚀周期的增加而增大,且 T模式中性化深度最大。 无渣轨 道 ;酸 雨
3、 ;碳化 ;微 观 分析 ;耦 合 作 用 中 图分 类 号 :T U5 2 8 3 1 文 献 标 志码 :A Ab s t r a c t : C o mb i n e d wi t h S h i Wu P a s s e n g e r De d i c a t e d L i n e , t h e i n d e x o f t h e s l u mp me c h a n i c a l p r o p e r t i e s e l e c t r i c fl u x t e s t i n d e x we r e c o n s i d e r e d a n d t
4、h e mi x t u r e r a t i o o f d e s i g n we r e a l s o o p t i mi z e d Th e p a p e r i n v e s t i g a t e d t h e mi c r o s c o p i c s t r u c t u r a l S v a r i a t i o n o f c o n c r e t e s t r u c t u r e f o r n o n b a l l a s t e d t r a c k b a s e p l a t e u n d e r t h e c o u p
5、 l i n g c o n d i t i o n s o f a c i d r a i n a n d c a r b o n i z a t i o n b y u s i n g mi c r o -t e s t i n g me t h o d s s u c h a s S EM a n d XRD, a n d t h e e f f e c t o f v a r i a t i o n o n c o n c r e t e p e r f o r ma n c e h a d a l s o b e e n a n a l y z e d Re s u l t s s
6、h o we d t h a t wh e n t h e c o n c r e t e wa s e r o d e d i n c o u p l i n g c o n d i t i o n s o f a c i d r a i n a n d c a r b o n c o r r o s i o n , C 4 0 h i g h p e r for ma n c e c o n c r e t e s p e c i me n s p r o d u c e d a c e r t a i n a mo u n t o f a c i c u l a r a n d c o
7、l u mn a r e t t r i n g i t e , t h e s u r f a c e s t r u c t u r e wa s l o o s e , a n d p o r e i n c r e a s e d i n a d d i t i o n , p l a t e Ca( 0H) 2 c r y s t a l c o n t e n t g r a d u a l l y d e c r e a s e d wi t h i n c r e a s i n g o f a g e, t h e c o n c r e t e s t r e n g t
8、h d e c r e a s e d , t h e ma x i mu m r e d u c i n g v a l u e r e a c h e d t o 2 7 , wh a t S mo r e , t h e d e p t h o f n e u t r a l i z a t i o n i n c r e a s e d wi t h a g e , n e u t r a l i z a t i o n o f T mo d e wa s t h e d e e p e s t Ke y wo r d s : No n b a l l a s t e d t r a
9、c k: Ac i d r a i n : Ca r b o n a t i o n : Mi c r o s c o p i c a n a l y s i s :Co u p l i n g e f f e c t 0 前 目 无砟轨道底座板作为无砟轨道系统的重要组成部分, 其工程质量的优劣对高速铁路运行工程中的舒适性、安全 性、耐久性和使用寿命均有较大影响。 1 试 验 1 1 原材料 水泥 ( C):4 2 5 级普通硅酸盐水泥,水泥性能指标 见表 1 ;细集料 ( S ):湘江河砂,细度模数 2 6 ,符合 区级配要求;粗集料 ( G):湘江河卵石,5 2 6 5 m m连 续级配,
10、压碎指标为5 0 ;减水剂:WS N 一 3 0 型缓凝高效 减水剂,粉煤灰 ( F A):黄埔电厂生产的 级粉煤灰, 主要物理性能见表 2 ;矿渣 ( S G):产地山东恒润,主要 物理性能见表 2 ;化学试剂:H , s O ( 浓度9 5 9 8 )、 H N O 3 ( 浓度 6 5 一 6 8 )、M g S O 4 、( N H 4 ) 2 S O 4 、C a S O 4 2 H 2 0 ( 均为分析纯 a n a l y t i c a l l y p u r e A P级 ,市售 );水 :自 来水。 表 1 水泥性能指标 2 2 0 1 3 粉煤灰 2 5 表 2 粉煤灰及
11、矿渣物理性能 1 2 试验方案 1 2 1 配合比设计 依据科技基 ( 2 0 0 5 ) 1 0 1 号 客运专线高性能混凝土暂 行技术条件、T Z 2 1 0 -2 0 0 5 铁路混凝土工程施工技术 指南、T B 1 0 4 2 4 -2 0 0 3 铁路混凝土与砌体工程施工质 量验收标准等相关规定, 综合考察混凝土坍落度、2 8 d 和 5 6 d 抗压强度、2 8 d 和 5 6 d 劈裂抗拉强度、5 6 d 抗氯 离子渗透能力 ( 6 h库仑电量 ) 等评价指标,优选混凝土 配合比参数。 固定胶凝材料总用量为3 7 0 k g m 3 、砂率4 4 不变,变化水胶比为 0 3 5
12、、0 4 5和 0 5 5 ,集料最大粒径 2 6 5 m m,由减水剂控制坍落度为 ( 1 6 0 2 0 ) m m,不 同掺量 ( 0 、4 0 、5 0 、6 0 和 7 0 ) F A S G复合粉体 以优选出的掺量比例 ( F A : S G = I : 4 )等量取代水泥配制C 4 0 混凝土,以期获得和易性及均匀性良好、满足规范C 4 0 强 度等级要求及抗氯离子渗透能力良好的 C 4 0 高性能化混凝 土,并以此配合比配制 C 4 0 裔陛能化混凝土,见表3 、 表 4 。 表 3 C 4 0高性能化混凝土配合比 注:减水剂掺量为胶凝材料百分比,细集料用量均为 1 0 3 0
13、 k g m ,粗集料用量均为 8 1 0 k g m 。 表 4 C 4 0高性能化混凝土耐蚀试验配合比 注: ( 1 )B7配比中 F AS G掺量 7 O ,F A: S G = I : 4 。 ( 2 )减水剂掺量为胶凝材料百分比。 1 2 2 侵蚀试验模拟 在进行模拟酸雨侵蚀试验时,如果混凝土测试试件处 于饱水状态,则导致 c 0 有效扩散系数小, 难以侵入混凝 土中。鉴于采用酸雨、碳化交替作用于混凝土试块,由于 2 6 COAL AS H 2 2 01 3 混凝土受酸雨侵蚀和碳化作用机理不同,腐蚀后混凝土表 层结构的产物也不同,所以测试试件酸雨侵蚀与碳化的先 后顺序对测试结果的影响
14、较大。为了探明这两种模式的先 后顺序对 C 4 0高性能化混凝土性能的影响规律,研究中分 4 种模式进行试验。 ( 1 )S T模式:先酸雨侵蚀再快速碳化模式。即:酸 雨侵蚀试验 2 0 次循环+ 7 d 碳化试验,记为 1 周期,共进 行 6 个周期。其中酸雨侵蚀试验时 1 次循环为喷淋 1 6 h + 自然放置 8 h 进行。 ( 2 ) T s 模式: 先快速碳化再酸雨侵蚀模式。即:7 d 碳化试验+酸雨侵蚀试验 2 0次循环,记为 1 周期,共进 行 6 个周期。其中酸雨侵蚀试验时 1 次循环为喷淋 1 6 h + 自然放置 8 h进行。 ( 3 ) s模式:模拟酸雨侵蚀试验,1次循环
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