1、 ：免蒸养高性能混凝土轨枕的试验研究马军委，张慧明，方宇恒，李男（光明铁道控股有限公司，衢州 ）摘要：在高性能混凝土轨枕生产过程中引入新型超早强外加剂可以提高混凝土早期强度，实现免蒸养工艺。对比研究免蒸养工艺和蒸养工艺生产的混凝土轨枕力学性能、耐久性、静载抗裂强度和疲劳抗裂强度等性能指标，探索高性能混凝土轨枕免蒸养工艺在不同温度环境下应用的可行性。关键词：免蒸养；超早强外加剂；混凝土轨枕 ，（，）：，：；收稿日期：作者简介：马军委（），高级工程师 ：目前，随着混凝土预制构件在我国大力推广，免蒸养混凝土技术的研究越来越被关注。免蒸养技术首先能够节省能源，降低能源消耗，特别对于环保要求较高的地区可
2、以不用新上锅炉和蒸养设备；其次可以加快混凝土构件的脱模速度，使得模板的周转越来越快，。国内外对免蒸养混凝土轨枕的研究很少，混凝土轨枕标准对早强剂要求较高，一般产品很难达到。项目选取了一种新型超早强外加剂，结合混凝土轨枕的技术要求，设计了一个掺新型超早强外加剂的混凝土配合比，和现有生产用混凝土配合比从混凝土轨枕力学性能、耐久性、静载抗裂强度和疲劳抗裂强度等指标作了对比试验研究，为免蒸养技术在混凝土轨枕生产中的应用提供参考。相关技术要求混凝土性能要求混凝土性能指标包括：）工作性：混凝土稠度 值 ；）力学性能：混凝土强度等级不应低于 ，弹性模量不应低于 ，脱模强度不应低于 ；）耐久性：混凝土电通量不
3、应大于 ；混凝土 氯离子扩散系数不大于 ；混凝土抗冻等级不应低于 的要求。混凝土轨枕性能要求混凝土轨枕性能要求包括：）静载抗裂要求：轨枕脱模后 进行静载试验，轨下荷载 ，枕中荷载 （正置），恒载 ，在整个加载过程中用倍放大镜观察轨枕两侧受拉区未出现裂纹即为合格；）疲劳性能要求：龄期 后进行疲劳试验，疲劳荷载下，循环加载 万次，卸荷回零后 受拉区建材世界 年第 卷第期下缘钢丝处的残余裂缝宽度不得大于，疲劳破坏荷载以枕弯曲裂缝宽度达到或出现斜裂缝时的荷载值计。原材料）水泥：采用常山南方水泥有限公司生产的 低碱水泥，性能符合 的技术要求。）矿粉：采用衢州新瑞冶金渣综合利用有限公司生产的 矿粉，性能符
4、合 的技术要求。）河砂：采用龙游县河道疏浚砂资源开发有限公司生产的天然河砂，为 区中砂，细度模数，性能符合 的技术要求。）碎石：采用浙江创兴矿业有限公司生产的 连续级配碎石，性能符合 的技术要求。）减水剂：采用山西黄腾化工有限公司生产的聚羧酸高性能减水剂，性能符合 的技术要求。）新型超早强外加剂：采用江苏苏博特生产的 超早强外加剂，性能检测结果见表。）水：采用衢江水，性能符合 的技术要求。表新型超早强外加剂指标及检测结果序号检测项目技术要求检测结果凝结时间差 初凝终凝 抗压强度比 减水率 含气量 泌水率 硫酸钠含量（按折固含量计）氯离子含量（按折固含量计）碱含量（按折固含量计）收缩率比 混凝土
5、及轨枕试验混凝土试验混凝土配合比及工作性能此次试验混凝土配合比以该公司现有轨枕生产用配合比为基础进行。表中编号为现有混凝土轨枕生产用基准配合比，编号为掺有超早强外加剂的配合比，用量占胶凝材料的，具体数据如表所示。表混凝土配合比编号混凝土配合比（）水泥矿粉砂石水减水剂 值凝结时间（：）：由表可以看出，两组配合比拌合物的工作性能均能满足混凝土轨枕的相关技术要求，掺有超早强外加剂配合比的混凝土凝结时间比基准配合比稍短一些。力学性能基准配合比混凝土试件成型后，按照国家标准技术要求先进行蒸汽养护（编号），蒸汽养护达到脱模条件后将混凝土试件转入标养室（温度，相对湿度）进行标准养护。掺有超早强外加剂配合比混
6、凝土试件成型后，立即放入（编号）、（编号）和（编号）环境养护箱中养护，分别测试混凝土在、和 的脱模强度。达到脱模条件后将混凝土试件转入标养室（温度，相对湿度）进行标准养护。混凝土力学性能如表所示。建材世界 年第 卷第期表混凝土力学性能编号抗压强度 弹性模量 由表可以看出，在 的养护温度下，混凝土的强度增长缓慢，早龄期的水化进程受到了明显影响，自然养护 才达到 的脱模强度要求。养护温度提高到 和 后，混凝土强度有了明显的改善效果，自然养护 已经能够达到 的脱模强度要求。免蒸养混凝土强度增长快主要体现在早龄期，和 抗压强度和弹性模量发展同目前采用的配合比相当。耐久性根据混凝土轨枕技术要求，混凝土试
7、件分别养护至 龄期进行电通量、氯离子扩散系数和抗冻性试验，试验结果如表所示。表混凝土耐久性能编号电通量氯离子扩散系数（）相对动弹模量质量损失 由表可以看出，三个配合比制作的混凝土试件的电通量、氯离子扩散系数和抗冻性能均满足混凝土支承块标准中电通量小于 ，氯离子扩散系数不大于 ，经过 次反复冻融循环相对动弹性模量不小于，质量损失不大于的技术要求。混凝土轨枕试验混凝土轨枕试制混凝土轨枕的试制按照标准要求执行，分别采用和混凝土配合比制作，生产工艺流程如图所示。配合比制作的轨枕按照技术标准采用蒸汽养护，配合比制作的轨枕采用自然养护，成型后立即覆盖混凝土保湿材料，环境温度。试制现场混凝土性能与试验室结果
8、基本一致。混凝土轨枕静载抗裂试验轨枕应在脱模后 进行静载试验，静载试验按照 标准要求执行。轨下荷载 ，枕中荷载 （正置），恒载 ，在整个加载过程中用倍放大镜观察轨枕两侧受拉区未出现裂纹即为合格。若无裂纹即为合格，继续加载至开裂，并记录开裂值，试验结果如表所示。表轨枕静载抗裂试验结果编号轨下载荷 枕中载荷 持荷时间有无裂纹轨下开裂载荷 枕中开裂载荷 无 无 由表可知，两个配合比制作的混凝土轨枕静载抗裂性能均能满足 标准要求，开裂载荷也基本相当。建材世界 年第 卷第期混凝土轨枕疲劳抗裂试验混凝土轨枕达到 龄期后，按照 标准要求进行疲劳抗裂试验。疲劳荷载下，循环加载 万次，卸荷回零后 ，受拉区下缘钢
9、丝处的残余裂缝宽度不得大于；疲劳破坏荷载以枕弯曲裂缝宽度达 或出现斜裂缝时的荷载值计。疲劳破坏荷载不低于设计破坏载荷的 即为合格。试验结果如表所示。表轨枕疲劳抗裂试验结果编号试验截面荷载上限与下限 加荷振动频率 开裂残余裂缝宽度疲劳破坏载荷 破坏状态正弯矩 未裂 加载至 时裂缝宽度负弯矩 未裂 加载至 时裂缝宽度正弯矩 未裂 加载至 时裂缝宽度负弯矩 未裂 加载至 时裂缝宽度由表可知，两个配合比制作的混凝土轨枕疲劳抗裂性能均能满足 标准要求。结论通过试验可以得出：当环境温度达到 及以上时，掺有新型超早强外加剂配制的混凝土和轨枕与基准配合比配制通过蒸汽养护的混凝土和轨枕性能区别不大，均能满足标准
10、技术要求，完全可以实现免蒸养生产混凝土轨枕；当环境温度在 时，养护时间延长至 也能实现免蒸养生产混凝土轨枕一遍的生产效率；当环境温度低于 时，需采取延长养护时间或者增加保温措施等来实现免蒸养生产混凝土轨枕。参考文献崔嘉铭，蒋元海，黄发军，等预制构件用超早强免蒸养混凝土的研制新型建筑材料，（）：周立志，赵鹏，秦磊装配式建筑中免蒸养混凝土的研究进展建材发展导向，（）：周飞飞免蒸养混凝土关键技术的试验研究南京：东南大学，任陟成机制砂在高性能混凝土轨枕中的应用研究工程建设与设计，（）：（上接第 页）参考文献赵黎明全自动水泥装车机主机关键零部件结构分析与优化武汉：湖北工业大学，梁施华，鲁良山基于工业机器人智能袋装水泥装车系统中国水泥，（）：黄金凤，武金艺，肖景金，等水泥装车机器人结构设计与分析机械设计与制造，（）：褚建伟，苏伟，姬忠全智能袋装水泥装车机器人系统的介绍及应用水泥，（）：建材世界 年第 卷第期
