《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２０）——第一部分公铁水《机制砂配制钢纤维高强高性能混凝土的试验研究》
1、项目名称:机制砂配制钢纤维高强高性能混凝土的试验研究
2、完成单位:中铁十八局集团有限公司、中铁十八局集团有限公司勘察设计院
3、主要完成人:张广兴、陈诗林、高江、郑延莉、付兆岗、王建涛、董轶、郁慕贤、王丽君、冯雷
经过对机制砂混凝土、机制砂钢纤维混凝土的系统研究,以及机制砂钢纤维混凝土在工程中的实际应用,研究得出如下结论:
1、成果主要研究方向
(1)将钢纤维应用于机制砂混凝土,使机制砂混凝土首次在高速铁路桥梁中进行实际应用。
(2)详细研究了机制砂石粉含量、级配情况、MB值、坚固性等指标对混凝土工作性、强度、变形性以及耐久性等性能的影响规律。
(3)系统研究了钢纤维种类、长度、长径比、掺量等参数对混凝土抗压强度、抗拉强度、韧性、脆性等性能的影响规律。
2、成果主要用途
主要应用于高速公路、高速铁路及其他工程的C30以上混凝土结构部位。
3、成果技术原理
研究机制砂各项指标对混凝土性能的影响。
4、获奖情况
发表论文两篇,形成专利两项,获得集团公司级优秀工法。
(1)首次在C30与C50机制砂混凝土中加入钢纤维并分析比较钢纤维类型、长径比、掺量等因素对两种不同强度等级机制砂混凝土的抗压、劈裂抗拉强度及韧性等性能的影响。
(2)首次系统地研究了C30与C50机制砂混凝土的机制砂石粉含量、级配与MB值等参数指标对其工作性能、抗压强度及长期抗压强度、收缩性能与耐久性等各项性能的影响规律。
(3)将钢纤维机制砂高强高性能混凝土成功应用于渝黔铁路2标段的重庆西站双线特大桥帽梁的C50现浇混凝土施工,通过对机制砂钢纤维高强高性能混凝土的研究和工程应用,解决了一直以来机制砂不能用于高强度混凝土结构的难题,解决了机制砂应用于高强度混凝土结构中强度不稳定的难题。
(一)总体思路
经过对机制砂混凝土、机制砂钢纤维混凝土的系统研究,以及机制砂钢纤维混凝土在工程中的实际应用,研究得出如下结论。
(二)技术方案
(1)将钢纤维应用于机制砂混凝土,使机制砂混凝土首次在高速铁路桥梁中进行实际应用。
钢纤维的加入解决了由于机制砂混凝土强度不稳定而不能应用于桥梁结构的技术难题,扩大了机制砂混凝土的应用范围。
充分利用了机制砂中石粉的分散解絮作用,解决了高强度混凝土在水胶比较小时黏度大、流速慢、不宜泵送的问题,从而改变了石粉含量不宜过多的传统认识。施工时有意加大石粉含量,
不仅提高了混凝土的坍落度和扩展度,还使混凝土的流速显著提高,状态明显改善,从而提高了施工质量和施工效率。
(2)详细研究了机制砂石粉含量、级配情况、MB值、坚固性等指标对混凝土工作性、强度、变形性以及耐久性等性能的影响规律。
制砂中适量的石粉可以完善机制砂的级配,丰富机制砂中浆体含量,有利于改善机制砂混凝土的工作性能。
制砂中0.30~0、60mm与0.15~0.3mm两级颗粒更有利于砂浆流动性的提高。同时机制砂级配是影响机制砂泌水的主要原因,其中2.36~4.75mm一级颗粒越多,机制砂砂浆泌水越显著。
因此对于机制砂而言,可通过适当提高机制砂中0.15~0、3mm与0.3~0.6mm两级砂的颗粒数量来获取优质的机制砂混凝土。
机制砂的压碎值与机制砂砂浆强度没有明显影响。
机制砂中泥粉含量是影响机制砂MB值的主要因素,石粉含量的变化对机制砂混凝土具有影响。
(3)系统研究了钢纤维种类、长度、长径比、掺量等参数对混凝土抗压强度、抗拉强度、韧性、
脆性等性能的影响规律。
(4)施工及养护方面。
机制砂钢纤维混凝土在搅拌工程中钢纤维宜分多次加入,不仅可以改善混土的拌和状态,还可以提高混凝土的强度;在二次振捣工艺中其振捣时间宜在一次振捣后25~35min。
成果创新情况分析如表1所示。
2015年4月至2016年12月,在新建渝黔铁路土建2标的重庆西站双线特大桥、渝黔动车左线后河特大桥和桂花屋基1#双线特大桥的C50预应力混凝土门式墩帽梁采用机制砂配制钢纤维砼施工。
2017年5月至2018年3月,在兴泉铁路宁泉段XQNQ-06标段线路起于华安大桥小里程台尾(DK334+594郾09),终于戴云山二号隧道出口(DK384+422)。位于福建省三明市大田县及泉州市德化县、永春县境内,正线长49郾9km。其中的和平溪大桥、内山村双线大桥、内山村双线大桥和大寨垄2#大桥的C50预应力混凝土梁采用机制砂配制钢纤维预应力混凝土施工。程施工过程顺利,质量满足相关技术要求。
项目研究成果在高强度高性能混凝土施工中取得了良好的效果,达到了节约资源、节省成本约500万元、易于施工及耐久性高的实际效果,经济及社会效益显著,有效解决了我国河沙资源匮乏的难题,具有较高的参考及推广价值,在今后的施工中具有广阔的应用前景。
