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1、铁路混凝土的现状、发展及思考摘要：我国铁路部门制定了铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定、铁路混凝土工程施工质量验收补充标准、客运专线高性能混凝土暂行技术条件、铁路混凝土工程施工技术指南等系列技术标准，保证了施工过程中的质量控制。本文对我国铁路的建设情况和高性能混凝土的相关技术标准及应用进行了介绍，最后对铁路混凝土的下一步发展进行了探讨。关键词：混凝土；高性能；铁路；耐久性；设计；应用1引言 2005年统计数据表明，我国铁路营运里程位居世界第三，但人均拥有的铁路公里数量远远落后于加拿大、美国、日本?欧洲等国家，与印度数量相近，仅约为美国的116、俄罗斯的110等，见表1。我国路网规模总量与我国人口
2、、国土面积和经济发展水平相比仍不相称；技术装备水平、列车运行速度与国际先进水平相比差距仍不小；主要干线能力紧张没有得到根本性缓解。要根本解决铁路“瓶颈”制约，必须实现跨越式发展。2004年1月国务院常务会议原则通过中长期铁路网规划，2004年2月举行的全国铁路工作会议上，铁道部全面部署了中长期铁路网规划实施的启动工作。该规划方案的目标是，到2020年，全国铁路营业里程达到10万公里，主要繁忙干线实现客货分线，复线率和电化率均达到50，运输能力满足国民经济和社会发展需要，主要技术装备达到或接近国际先进水平。表l 国内外铁路建设基本情况 项目 中国 美国俄罗斯印度日本德国英国法国加拿大营业里程，k
3、m 75437 272812 85286 63221 20060 34715 16116 29246 48683路网密度，Km/万人0.58 9.63 5.94 0.57 1.57 4.21 2.68 4.82 15.12“十一五”期间，以扩大路网规模、优化布局结构，强攻客运专线、实现“三个一流”铁路建设确立的总体目标是：完成铁路建设总投资12500亿元；建设新线19800公里，其中，客运专线9800公里，既有线增建复线8000公里，既有线电气化改造15000公里；我国铁路将建设京沪、京广、京哈、沈大、陇海等客运专线，列车时速达到200公里至300公里；建设京津、沪宁、沪杭、宁杭、广深、广珠等
4、大城市群的城际轨道交通系统，列车时速200公里以上；在13万公里提速干线实现客车时速200公里，到2010年，全国铁路营业里程达到95万公里，复线和电气化比例分别达到45以上，发达铁路网初具规模。2007年铁路基本建设投资计划2560亿元，新线铺轨2099公里，复线铺轨2347公里，电气化铁路投产2019公里。京津城际轨道交通2007年8月份完成架梁、10月份无碴轨道铺轨、11月份站后系统集成全面施工。石太客运专线太行山隧道将在2007年底贯通。2006年底已开工的铁路客运专线基本情况见表2。表2 2006年底已开工的客运专线基本情况序号 项目 名称规模km 总投资，亿元隧道长度，km桥梁长度
5、，km设计线下速度，Km/ h 建设起止 年限 备注1武广967 84l 165 410 350 2005-2010 2郑西458 452 77 230 350 2005-2009 3温福298 175 157 78 250 2004-2009 4福厦275 153 42.9 74.5 250 2005-2009 5甬台温282 170 88.9 89.6 250 2005-2008 6石太190 128 78 36 250 2005-2008 7合宁166 40 2 30 250 2004-2007 8合武357 168 44 52 250 2004-2008 9京津115 112 0 97
6、 300 2005-2008 10广珠140182 0 134 200 2005-2009 1l广深港105 16 55 350 12胶济362 110 200 2006-2008其中新建180km2铁路混凝土相关技术标准 自1824年水泥问世以来，混凝土已有100多年的应用历史，在过去100多年的历史中，混凝土材料一直在向着优质、高性能的方向发展。高性能混凝土是近十几年提出的，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术制作的混凝土，它以耐久性作为设计的主要指标。针对不同用途要求，高性能混凝土对下列要求予以保证：耐久性、工作性、适用性、后期强度、经济性。为此，高性能混凝土在配制上要
7、求选用优质原材料，除使用水泥、水、砂和石子外，还必须掺加足够数量的矿物掺和料和外加剂。 铁路所采用的混凝土数量是巨大的，如即将修建的京沪高速铁路混凝土方量达到三千多万立方米。2002年底统计数据表明，我国铁路桥梁营业线路桥梁已达到42106座、2459712延长米。其中，全长(正桥长度与引桥长度之和)500米以上的特大桥462座，全长100米以上至500米的大桥4039座，全长20米以上至100米的中桥12240座，全长不足20米的小桥25365座。 因此，铁路有关部门在秦沈客运专线、南昆铁路、青藏铁路等大型铁路工程的有关混凝土耐久性方面的技术条件、混凝土结构耐久性设计与施工指南(CECS01
8、2004)以及国内外其它有关标准和规范的基础上，对现行规范中有关混凝土材料的规定及时做出补充改进，于2003年开始制定混凝土结构耐久性设计、验收标准、高性能混凝土技术条件、施工指南等技术标准，使有关人员了解到混凝土材料的全面性能指标，相关人员在设计、施工和质量检验、验收过程中做到“有法可依”，最大限度地保证铁路工程建筑物正常使用服务年限，保证施工过程中的质量控制以及为运营管理部门提供耐久性要求相关的重要信息，并填补我国铁路混凝土耐久性规范方面的空白，具有十分重要的意义。3铁路混凝土耐久性的相关规定 31设计使用年限：根据要求分为一级(100年)、二级(60年)、三级(30年)三个级别。 32环
9、境类别及作用等级：依据结构物所处环境条件分为5种环境类别，17个作用等级。(1)碳化环境：T1、他、1r3；(2)氯盐环境：L1、L2、L3(3)化学侵蚀环境：H1、H2、H3、H4(4)冻融破坏环境：D1、D2、D3、D4(5)磨蚀环境：M1、M2、M3。 33混凝土耐久性指标：依据结构物所处环境条件和设计使用年限提出相应耐久性要求。为了对正在施工的铁路工程的耐久性进行有效控制，铁路相关标准暂时采用电通量并辅以其它指标(如在寒冷地区还要采用抗冻性指标)考察混凝土的耐久性能。对混凝土保护层厚度提出要求。对混凝土的最大水胶比和单方混凝土胶凝材料的最低用量提出设计要求。混凝土强度验收龄期由28d修
10、改为56d(除预应力混凝土外)。 (1)电通量 表3 混凝土的电通量表4 氯盐环境和化学侵蚀环境下混凝土的电通量设计使用年限级别 一(100年)二(60年)、三（30年)环境作用等级 H1、H2 L1、H3、H4L2、L3 L1、H1、H2 L2、L3、H3、H4电通量(56d)，c 1200 1000800 1500 1000 (2)抗冻性 表5 冻融破坏环境下混凝土的抗冻性设计使用年限级别一(100年)二(60年)三(30年)环境作用等级D1、D2、D3、D4D1、D2、D3、D4D1、D2、D3、D4抗冻等级(56d)F300F250F200 (3)抗碱 - 骨料反应性能 骨料的碱活性应
11、采用砂浆棒法进行检验，其砂浆棒膨胀率应小于010，否则应采取抑制碱-骨料反应的技术措施。不得使用具有碱-碳酸盐反应活性的骨料。抑制碱-骨料反应的有关规定及技术措施骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率或碱-碳酸盐反应岩石柱膨胀率应小于O10；当骨料的碱-硅酸反应砂浆棒膨胀率在010O20时，混凝土的碱含量应满足规定；当骨料的砂浆棒膨胀率在020O30时，除了混凝土的碱含量应满足规定外，还应在混凝土中掺加具有明显抑制效能的矿物掺合料和复合外加剂，并应进行抑制效能试验；梁体：应优先采用非活性骨料。选用的骨料在试生产前应进行碱活性试验；当所采用骨料的碱-硅酸反应膨胀率在010 - 02时，混凝土中的总碱含量
12、不应超过3.0kgm，且按客运专线高性能混凝土暂行技术条件的要求进行掺和料和复合外加剂抑制混凝土碱 - 骨料反应有效性评价。(4)抗裂性对比试验(5)混凝土磨性对比试验(6)抗渗性能(7)耐腐蚀性能：当化学侵蚀介质为硫酸盐时，混凝土的胶凝材料还应符合相关规定。胶凝材料的抗蚀系数不得小于O8。 34原材料要求 (1)水泥 水泥的质量应符合国家现行标准和表7的规定。 表6 水泥的技术要求序号 项 目 技术要求 l 比表面积350/kg(对硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥) 280m方孔筛筛余10.0(对普通硅酸盐水泥) 3 游离氧化钙含量1.O 4 碱含量0.80非氯盐环境下不应超过85熟料中的C3A含量
13、氯盐环境下不应超过10不宣大于0.10(钢筋混凝土)6 氯离子含量0.06(预应力混凝土)(2)矿物掺和料的技术要求应符合表7的规定。 表7 粉煤灰的技术要求序号项目 技术要求 C50以下混凝土 C50及以上混凝土1细度，%20122CT含量，%不宜大于0.023需水量比，%1051004烧失量，%5.03.05含水率，%1.0（对于排灰）6SO3含量，%37CaO含量，%10(对于硫酸盐侵蚀环境)8游离CaO，%F类粉煤灰，1.0；C类粉煤灰，4.09安定性,雷氏夹煮沸后增加距离，mmC类粉煤灰，5.0 (3)外加剂的性能应符合表8的规定。外加剂的匀质性应符合现行国家标准混凝土外加剂(GB8076)的规定。表8 外加剂的技术要求序号项目指标1水泥净浆流动度，mm2402硫酸钠含量，10.0；5.0(梁体)3C1含量，0.2；0.1(梁体)4碱含量（Na 0+0.658k.0），10.05减水量，206含气量，用于无冻融破坏环境的混凝土时3.0用于处于冻融破坏环境的混凝土时4.57坍落度保留值（用于泵送混凝土时），mm30min18060min1508常压泌水率比，%209压力泌水率比（用于泵送混凝土时），%9010抗压强度比，%3d130
