巴準(zhǔn)鐵路應(yīng)用高性能混凝土施工成效顯著

  巴準(zhǔn)鐵路工程地處內(nèi)蒙古伊金霍洛旗和準(zhǔn)格爾旗境內(nèi)，位于鄂爾多斯高原，地形起伏較大，多為深溝峽谷，氣候?qū)儆诤涞貐^(qū)。線路自包神鐵路巴圖塔站引出，沿公涅爾蓋溝經(jīng)準(zhǔn)格爾召、束會(huì)川、納林陶亥、四道柳、暖水川、納林川、十里長川、黑岱溝修建新線接入大準(zhǔn)鐵路點(diǎn)岱溝站，全線設(shè)計(jì)特大橋及大中橋92座，涵洞127座，隧道17座，混凝土結(jié)構(gòu)圬工量大，正線長度128.102km，是大準(zhǔn)線、大秦線、準(zhǔn)張線、準(zhǔn)朔聯(lián)絡(luò)線、朔黃線的重要煤炭集運(yùn)通路。

  2010年，神華新準(zhǔn)鐵路有限責(zé)任公司、內(nèi)蒙古科技大學(xué)成立了以惠舒清、張濤、宋福、曹海濱等科研人員為首的項(xiàng)目組。項(xiàng)目組依據(jù)巴準(zhǔn)鐵路沿線地質(zhì)、環(huán)境特征等情況，設(shè)計(jì)采用高性能混凝土，針對巴準(zhǔn)鐵路沿線干燥、大溫差、冬季寒冷，部分結(jié)構(gòu)處于鹽堿質(zhì)水土環(huán)境中，科研人員提出了利用低熟料膠凝材料體系主動(dòng)協(xié)調(diào)水泥石與骨料熱膨脹性的技術(shù)路線，采用骨料的密實(shí)堆積和控制漿骨比優(yōu)化混凝土配合比。

  設(shè)計(jì)主要從利用粉煤灰的特殊效應(yīng)，在混凝土中摻入優(yōu)質(zhì)粉煤灰，降低混凝土的水化溫升，減少溫度裂縫的產(chǎn)生，提高混凝土密實(shí)度，降低氫氧化鈣晶體含量，從而提高混凝土的抗侵蝕能力；利用低熟料膠凝體系降低水泥石的熱膨脹性能，控制混凝土水化溫升與低熱膨脹系數(shù)的骨料在混凝土降溫階段實(shí)現(xiàn)體積變形的主動(dòng)協(xié)調(diào)，改善孔隙結(jié)構(gòu)特性，提高混凝土結(jié)構(gòu)的體積穩(wěn)定性，提高抗變形損傷能力，提高混凝土抗裂性能；在混凝土引入微小的封閉氣泡，使其具有適當(dāng)?shù)暮瑲饬?，改善混凝土孔隙結(jié)構(gòu)和特征，提高混凝土的抗凍、抗?jié)B性能。

  項(xiàng)目組的科研人員研究的成套混凝土技術(shù)，成功應(yīng)用于巴準(zhǔn)鐵路工程中。配制的混凝土具有高流動(dòng)性、高強(qiáng)度、高耐久性等特點(diǎn)，便于施工操作，降低了施工難度，成型的構(gòu)件表面無裂紋，混凝土的抗凍、抗?jié)B、抗碳化、抗氯離子侵蝕、體積穩(wěn)定性等技術(shù)指標(biāo)，均滿足百年混凝土的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)推動(dòng)了高性能混凝土在內(nèi)蒙古地區(qū)的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展。

  據(jù)了解，該技術(shù)利用低熟料膠凝體系控制混凝土水化溫升與低熱膨脹系數(shù)的骨料，在混凝土降溫階段實(shí)現(xiàn)體積變形的主動(dòng)協(xié)調(diào)，提高鐵路工程混凝土結(jié)構(gòu)的體積穩(wěn)定性。針對目前施工單位普遍存在養(yǎng)護(hù)時(shí)間偏短的問題，通過早齡期混凝土硫酸鹽侵蝕試驗(yàn)，評估鐵路工程混凝土結(jié)構(gòu)的抗硫酸鹽侵蝕能力，并提出相應(yīng)的技術(shù)對策。

  該研究項(xiàng)目結(jié)合巴準(zhǔn)鐵路所處環(huán)境進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)，利用骨料的密實(shí)堆積和控制漿骨比優(yōu)化混凝土配合比，結(jié)合摻合料和引氣技術(shù)，使混凝土滿足高抗裂和高耐久的設(shè)計(jì)要求。

  傳統(tǒng)配合比中膠凝材料采用純水泥，水泥用量較高，用此配制的混凝土僅能滿足強(qiáng)度要求，但降低了混凝土的抗裂性和結(jié)構(gòu)耐久性。在巴準(zhǔn)鐵路配合比設(shè)計(jì)過程中，采用聚羧酸高性能減水劑，并摻入粉煤灰等礦物摻合料，降低水泥用量，改善新拌混凝土的和易性，提高混凝土體積穩(wěn)定性，同時(shí)使混凝土更易泵送，且坍落度損失減少，降低工程造價(jià)、節(jié)約能源。巴準(zhǔn)鐵路各標(biāo)段共計(jì)使用c30、c35混凝土約203.3萬立方米、c40混凝土約14.1萬立方米、c50混凝土約10.7萬立方米，按照c30每立方米節(jié)約19.14元、c40每立方米節(jié)約25.64元、c50每立方米節(jié)約25.89元計(jì)算，各強(qiáng)度等級混凝土共節(jié)約成本約4531萬元，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

  巴準(zhǔn)鐵路混凝土配合比采用高性能混凝土，配比中摻入大量粉煤灰代替水泥，減少水泥用量達(dá)到節(jié)能減排降耗的目的，具有顯著的社會(huì)效益。巴準(zhǔn)鐵路高性能混凝土的成功應(yīng)用對我國鐵路客運(yùn)專線的建設(shè)發(fā)揮積極的作用，對二十一世紀(jì)鐵路橋梁技術(shù)的發(fā)展也將產(chǎn)生重大的影響。同時(shí)，巴準(zhǔn)鐵路的建成有利于發(fā)展現(xiàn)代煤炭物流業(yè)，減輕煤炭市場供需矛盾，使傳統(tǒng)煤炭物流向綠色物流轉(zhuǎn)變，促進(jìn)煤炭企業(yè)實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展。

  2014年11月，巴準(zhǔn)鐵路建成通車，極大地促進(jìn)和推動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，不但加強(qiáng)了物資交流，節(jié)省了運(yùn)費(fèi)，同時(shí)也改變區(qū)域經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，加快產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和升級，帶來生產(chǎn)區(qū)域的合理化分工，增加就業(yè)機(jī)會(huì)，提供較多的勞動(dòng)力工作崗位和人才的流動(dòng)，促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。巴準(zhǔn)鐵路為國家鐵路的發(fā)展起到了補(bǔ)充和輔助作用，在國家的鐵路運(yùn)輸中起到了集疏、分流運(yùn)量的作用，為鄂爾多斯地區(qū)煤炭資源的開發(fā)起到了保證和開拓作用，巴準(zhǔn)鐵路的建設(shè)具有明顯的社會(huì)效益。

  巴準(zhǔn)鐵路的修建對今后高性能混凝土的應(yīng)用樹立典型榜樣，同時(shí)貨運(yùn)開始后將帶動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，推動(dòng)鄂爾多斯地區(qū)煤炭資源的綜合利用，將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，減輕煤炭市場供需矛盾，在國家鐵路網(wǎng)發(fā)展中起到重要作用。社會(huì)效益顯著。由于巴準(zhǔn)鐵路應(yīng)用高性能混凝土施工所帶來的直接或間接的經(jīng)濟(jì)效益與巨大的社會(huì)效益，被授予2013年度內(nèi)蒙古自治區(qū)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)。