摘要： 本文通过对高性能混凝土的定义及在客专铁路上的运用进行了介绍，通过对客专高性能混凝土配制设计思路、配制方法、步骤及配制过程中要注意的几点问题进行了阐述，提出了施工中客专混凝土配合比配制的要点，供施工方、监理方、业主方同行参考。
关建词：客运专线 高性能混凝土配合比设计注意要点
Abstract: in this paper the definition of high performance concrete and the application of the railway guest is introduced, through to the guest is high performance concrete configuration design ideas, preparation methods, procedures and preparation process should be careful of in the expounds some problems, and put forward the construction ZhongKe specially prepared concrete mixture, the main points of construction supervision party, for the owner, peer reference.
Shut build word: passenger special line of the high performance concrete proportioning design key points of attention
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
1 前言
高性能混凝土（Hiht Performance Concrete简称HPC）是由美国在20世纪90年代首先提出，其基本要求混凝土应具有良好的耐久性、工作性和强度。在国内，吴中伟院士最早提到HPC并指出它的含义，当时称之为高功能混凝土。就目前我国的混凝土技术水平，大多数学者都认为高性能混凝土应具有高工作性、高体积稳定性、高的强度和高耐久性。中国土木工程协会标准《混凝土结构耐久性设计与施工指南》将高性能混凝土定义为：以耐久性为基本要求，并满足工程其他特殊性能和匀质性要求，用常规材料和常规工艺制造的水泥基混凝土；这种混凝土在配比上的特点是掺加合格的矿物掺合料和高效减水剂，取用较低的水胶比和较少的水泥用量，并在制作上通过严格的质量控制，使其达到良好的工作性、匀质性、密实性和体积稳定性。按此定义，客运专线铁路耐久性混凝土，也归属于高性能混凝土的范畴。
2 高性能混凝土在客专铁路上的运用
目前，随着生活节奏的加快，为了更方便满足人们日益增长的需要，国家对铁路建设投资比例加大，根据《中长期铁路网规划》，我国铁路将建成以京沪、京广、京哈、沪甬深及徐兰、杭长、青太、沪汉蓉“四纵四横”等客运专线为主体，到2020年建设约1.2万公里的客运专线。客运专线具有运行速度快、运量大、效能高，并且运行安全可靠等特点，这就要求客专铁路的施工比传统的铁路施工要求更严，设计更高、技术更新颖。在客运专线设计及施工中，根据铁道部相关标准，要求桥梁、隧道、涵洞等主体结构、路基支挡等承载结构、无砟轨道等道床板、底坐板设计使用年限为100年，对混凝土结构耐久性要求较高。而高性能混凝土则可以满足客运专线铁路特定的性能使用要求。为了确保混凝土结构物达到正常的使用寿命，最大限度地发挥客专铁路的社会经济效益，铁道部有关部门在广泛吸取国内外重点建设工程经验的基础上，提出了采用以耐久性混凝土为基本要素的高性能混凝土技术要求，并在相关规范中将混凝土电通量、抗裂性、抗碱骨料反应、抗冻性、抗渗性列为混凝土耐久性一般指标，由此可见，高性能混凝土在客专铁路上的广泛运用是必然趋势。
3客专高性能混凝土配合比设计
在进行高性能混凝土配合比设计时，由于其耐久性要求高、水胶比低、材料组分多，则配制时遭受的影响因素较多。因此，通常的配合比设计鲍罗米公式已不再适用，到目前为止，还没有更适合高性能混凝土配合比的设计方法，我们大都是在各自的试验基础上粗略计算具体的配合比。在客专高性能混凝土配合比设计上，一般都是以铁路技术规范为基础，进行配合比的计算、试拌、调整及选定，选择符合相关要求的配合比。
3.1设计思路
（1）掺加适量的矿物掺合料。在混凝土中掺入一定量的矿物掺合料，可以有效改善和提高混凝土工作性和耐久性。矿物掺合料宜选择粉煤灰、矿渣粉或硅灰等。在客专混凝土配合比设计中，用的较多的是单掺粉煤灰，用于配制一些标号在C50以下的混凝土，C50及以上强度等级的混凝土可采用双掺粉煤灰和矿渣粉或硅灰，不同的矿物掺合料的掺量应根据混凝土的施工环境条件、拌合物性能、力学性能以及耐久性要求通过试验确定。另外，矿物掺合料的掺量还应考虑掺合料品质、水胶比影响、外加剂的掺入效应、养护技术等要求，在客专混凝土相关规范中，对于矿物掺合料的掺量有一定的限制规定。
（2）使用高效减水剂。掺用外加剂是配制高性能混凝土的关键技术之一。在混凝土中掺加高效减水剂，以保证在水胶比较低、胶凝材料用量不过大的情况下大的拌合物工作度。外加剂的性能品质、匀质性和与水泥的相容性是成功配制高性能混凝土的前提。因此，对于客专混凝土用外加剂要求减水率高、坍损小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品。
（3）采用低的水胶比。但不能为了降低水胶比而过分地提高胶凝材料用量。这一点客专相关规范对混凝土配合比胶凝材料用量不超过限值规定有规定：即C30及以下胶凝材料总量不宜高于400kg/m3,C35～C40以上混凝土不宜高于450kg/m3,C50及以上混凝土不宜高于500kg/m3。并且，混凝土的最大水胶比和最小胶凝材料用量应满足《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》要求。
3.2设计步骤
（1）计算结合当地实际情况，选择适当的原材料，核对供应商提供的水泥熟料的化学成分的矿物组成、混合材种类和数量，利用材料特性，初步选定混凝土的水泥、矿物掺合料和外加剂、拌合水的品种，并根据设计及铁路客专规范要求，初步确定水胶比、胶凝材料总用量、矿物掺合料和外加剂的掺量。参照《普能混凝土配合比设计规程》规定计算每方混凝土的各种材料用量，并核算单方混凝土的总碱含量和氯离子含量是否满足设计或规范要求，若不符合，应重新选择原材料或调整计算的配合比，直至满足要求为止。
（2）试配、调整根据计算的配合比采用工程中实际使用的原材料和搅拌方法成型，通过适当调整砂率或外加剂的掺量，调整出坍落度、含气量、泌水率符合要求的混凝土配合比。则该配合比作为基准配合比，然后改变基准配合比的水胶比、胶凝材料用量、矿物掺合料掺量、外加剂掺量或砂率等参数。调整出拌合物性能与要求基本接近的配合比3～5个，按要求对上述配合比制作力学性能、抗裂性能对比试件和耐久性试件，养护至规定的龄期进行试验。其中，抗压强度试件每种配合比宜制作4组，标准养护至1d、3d、7d、56d时试压，试件的边长可选择150mm或100mm（强度等级C50及以上的混凝土试件边长应采用150mm）。
（3）配合比确定根据不同配合比对应混凝土拌合物的性能、抗压强度、抗裂性以及耐久性试验结果，按照工作性优良、强度和耐久性满足要求、经济合理的原则，从不同配合比选择一个最合适的配合比。若力学性能、抗裂性或耐久性能试验结果不满足要求时，应重新按上述步骤重新计算、试拌和调整混凝土配合比，直至满足要求为止。
4客专配合比设计注意要点
客专高性能混凝土配合比是生产、施工的关键环节之一，对于保证混凝土工程质量和节约资源具有重要意义，结合本人自2005年首批客专从事混凝土工作及施工至今，通过对客专混凝土的了解、学习、配合比配制及施工中出现的相关问题，对客专混凝土配合比的配制总结出以下注意要点：
4.1按耐久性进行配合比设计
在以往按强度设计配合比的设计方法中，首先按混凝土强度计算水灰比，如今客专混凝土是按耐久性要求设计混凝土配合比，这两种设计方法思路是不同的。在客专混凝土配合比设计方法中，首先是根据环境类别和作用等级，确定混凝土的水胶比和各种胶凝材料用量，在条件许可的情况下尽量选用较低的水胶比，减少单方用水量和胶凝材料用量，这样有利于提高混凝土的密实性，降低混凝土的渗透性并减少收缩量，对提高混凝土的耐久性指标是非常有利的。在客专配合比设计中，不仅以强度为指标，更重要的是耐久性指标满足要求。
4.2重视外加剂的选择
外加剂对混凝土具有良好的改性作用。因此，对外加剂的选择格外重要。在配制客专耐久性混凝土配合比之前，应先对各种材料进行试拌，选择性能良好的外加剂。现在客专耐久性混凝土所用外加剂基本上是聚羧酸系高效减水剂，并且选用的产品必须经铁道部鉴定或评审，并经铁道部产品质量监督检验中心检验合格。现如今确定可用于客专铁路的厂家品牌有几十个，但是不论采用哪一家外加剂，必须要求外加剂与所用的水泥之间应有良好的相容性。这就要求在选配合比之前，要先选择与其他材料相容性好的外加剂，这一般通过先在室内进行试拌，检测试拌混凝土的拌合物性能，测定坍落度损失，泌水率等指标。另外同时对几个不同厂家的外加剂通过试拌比选，选择出减水率高、坍损小、适量引气、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定、价格合理的产品。
4.3重视骨料质量
高性能混凝土中的骨料对强度和耐久性的影响力比在普通混凝土中影响较大。配制客专高性能混凝土必须要重视骨料的质量。在我国混凝土不如欧美等发达国家的重要原因之一，在于对混凝土骨料粒形和级配的不够重视和骨料质量较差。对于骨料的质量，我们普遍看重的是与混凝土强度有关的骨料强度和含泥量等指标，而忽视骨料粒形与级配的重要性，以为骨料粒形和级配不过是多费点水泥的问题，很少从耐久性的角度去重视骨料的质量。其实，粗骨料的级配和粒形不好，必然要加大混凝土的胶凝材料总量和用水量，不仅增加混凝土收缩，而且会增加混凝土的渗透性和有害介质在混凝土中的扩散系数。骨料的其他性能如吸水率、热膨胀系数等，对混凝土耐久性也有重要影响。吸水率大的骨料，配制的混凝土会有较大的长期收缩，影响混凝土的抗裂性。粗骨料的最大粒径较小时，混凝土的抗渗性提高。当耐久性作为主要因素考虑时，骨料的最大粒径宜取小一些。因此，在《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》规范中，除了对骨料一些常规检测指标外，还要求粗骨料应采用二级或多级级配，其松散堆积密度应大于1500kg/m3，紧密空隙率宜小于40%，吸水率应小于2%（用于干湿交替或冻融循环下的混凝土应小于1%），另外对骨料的碱活性也有相关要求。这就是为了要求我们在配制耐久性混凝土时，除了对骨料的抗压强度、压碎指标、含泥量、针片状含量等指标重视外，还要切实注意骨料对耐久性指标有影响的其他方面。因此，对于骨料的质量一定要全面考虑，合理选择。
5结论
通过笔者在客专铁路施工积累的经验，对耐久性混凝土的配制、现场监控、调配、实体检测总结得出：
（1）客专高性能混凝土配合比配制思路、方法与普通混凝土有很大区别，对于客专混凝土的配制，要符合设计及铁路相关规范要求。
（2）重视原材料的质量。配制客专高性能混凝土时，对原材料的选择有相当严格的要求，尤其是对水泥、外加剂、掺合料、骨料等要注意选择。
（3）加强配合比的试拌。客专高性能混凝土配合比材料组分多，影响因素多，一定要加强试拌和灵活调整。对于没有进行过客专耐久性混凝土配合比设计的人员来说，可以先根据材料情况，找出影响配合比的因素，按正交设计来进行，以采集数据，积累经验。
[参考文献]
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[6]客运专线高性能混凝土暂行技术条件[S].中国铁道出版社，2005
[7]普通混凝土配合比设计规程[S].中国建研院出版社，2000
作者简介：刘兰（1983- ）女，助理工程师，毕业于杨凌职业技术学院道桥专业