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1、铁路高性能混凝土配合比设计探讨摘要:采用全计算法对铁路高性能混凝土进行了配合比设计，并在此基础上研究了粉煤灰掺量对混凝土力学性能及耐久性能的影响，试验结果表明，全计算法是一种更科学、更合理、更准确的配合比设计方法，为提高混凝土的耐久性，应该在保证混凝土早期强度的前提下尽可能多掺加矿物掺合料。关键词：高性能混凝土配合比设计耐久性能高性能混凝土是一种新型高技术混凝土,是在大幅度提高普通混凝十•性能的基础上采川现代混凝土技术制作的。它的高性能主要体现在良好的耐久性上，是以耐久性为主要设计指标的。使用优质的原材料如水泥和集料，再掺加足够数量的矿物活性细掺料和高性能外加剂，从而获得混凝土的高性能。
2、在铁路工程上使用高性能混凝土,能够大幅度减少后期维护费用,符合当前世界可持续发展的战略方针。1全计算法设计原理全计算法配合比设计的思路是首先建立普遍适用的混凝土体积模型，经科学推导得岀HPC的单方用水量和砂率的计算公式，再结合传统的水灰(胶)比定则，即可全而定量地确定混凝土中备原材料的用量。建立普遍适用的混凝土体积模型是基于以下观点：(1)混凝十.备组成材料(包括固、液、气三相)具有体积加和性；(2)石子的空隙有干砂浆来填充；(3)干砂浆的空隙有水來填充；(4)干砂浆由水泥、细掺料、砂和空气隙所组成。模型的建立如图1所示。V=1000L注：Ve为水泥浆体积，Ves为干砂浆体积，Vw为用水
3、量，Vc、Vf、Va和Vs分别为水泥、掺合料、空气、砂子和石子的体积用量。由上图可知：浆体体积:Ve=Vw+Vc+Vf+Va；集料体积:Vs+Vg二1000-Ve；干砂浆体积:Ves二Vc+Vf+Va+Vso若砂子和石子的表观密度分别为Ps,Pg,则可得到砂率的计算公式：Sp=((Ves-Ve+Vw)ps/[(Ves-Ve+Vw)ps+(1000-Ves-Vw)pgX100%其中,Ve的确定是根据美国Mehta和IJ了」rai混凝i体枳模型Aitcin教授的观点，要使HPC同时达到最佳的施工和易性和强度性能,其水泥浆与骨料体积比应为35:65,对HPC,可取Ve=350LoVes的确定可
4、根据图1模型，石子的空隙由干砂浆來填充，贝U：Ves=1000P=1000(1-p,c/Pc).其屮，P,c和PC分别为石子的堆积密度和表观密度。根据以上推导公式,再结合强度-水灰比规则，即可全而定量地计算出混凝土屮各原材料用量。2计算实例2.1设计要求C50预制混凝土箱梁配合比，坍落度要求150mm-180mm,56d电通量小于1000032.2原材料水泥：某集团生产的P・042.5普通硅酸盐水泥，水泥28d抗压强度实测值fee二45.4MPd,密度为3000kg/m3细骨料:某县河砂，其细度模数Mx二2.9;堆积密度为1540kg/m3,表观密度为2620kg/m3。粗骨料:湖南衡山
5、县砂泉产花岗岩碎石，由5mm一0mm和10mm一0mm按3B7纟成5mm—0mm连续级配，堆积密度为1520kg/m3,表观密度为2640kg/m3,压碎指标为&4%,针片状含量为3.7%,含泥量为0.2%o粉煤灰：某电力粉煤灰有限公司生产的级灰，粉煤灰细度为0.045mm筛余为2.1%,密度为2400kg/m3o外加剂:采用某新材料有限公司生产的高效减水剂。掺量0.8%0水：饮用水。2.3设计步骤(1)试配强度的确定。feu,p=fcu,k+1.645o=50+1.645X6=59.9MPao(2)水胶比(W/Cl)根据水灰(胶)比定则，feu,p=A-fce(Cl/W-B),对于碎石
6、A=0・48,B=0.52,则有:59.9=0.48X45.4(C1/W-0.52),Cl/W=3.27,即W/01=0.306=(3)用水量。Vw=(Ve-Vf)/{l+[(l-x)Pc+xpf(feu,p/Afee+B)]}・其中，Pc、Pf分别为粉煤灰密度，x为粉煤灰在胶凝材料中的体积掺量，按照Mehta和Aitcin教授的观点，在IIPC中水泥与掺合料的体积比为75:25,本次试验也取x=0.25,取Va二32L(即含气量为3.2%),根据上述公式可算得Vv二=148kg/m3o(4)胶凝材料用量。C1=C1/W・二3.27X148二484kg/m3,粉煤灰的体积掺景为25%,
7、则其在胶凝材料中的质量百分比为21%,粉煤灰用量F=484X21%=102kg/m3,水泥用量C=484-102=382kg/m3。(5)砂率及集料用量。Ves=1000P=1000(l-Pig/Pg)X100%=1000X(1-1520/2640)X100%=424L,Sp(%)=(Ves-Ve+Vw)Ps/[(Ves-Ve+Vw)Ps+(1000-Ves-Vw)Pg]X100%=34%,S=(Ves-Ve+Vw)ps=582kg
