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巴准铁路应用高性能混凝土施工成效显著

2015年06月16日

    巴准铁路工程地处内蒙古伊金霍洛旗和准格尔旗境内,位于鄂尔多斯高原,地形起伏较大,多为深沟峡谷,气候属于寒冷地区。线路自包神铁路巴图塔站引出,沿公涅尔盖沟经准格尔召、束会川、纳林陶亥、四道柳、暖水川、纳林川、十里长川、黑岱沟修建新线接入大准铁路点岱沟站,全线设计特大桥及大中桥92座,涵洞127座,隧道17座,混凝土结构圬工量大,正线长度128.102km,是大准线、大秦线、准张线、准朔联络线、朔黄线的重要煤炭集运通路。


    2010年,神华新准铁路有限责任公司、内蒙古科技大学成立了以惠舒清、张涛、宋福、曹海滨等科研人员为首的项目组。项目组依据巴准铁路沿线地质、环境特征等情况,设计采用高性能混凝土,针对巴准铁路沿线干燥、大温差、冬季寒冷,部分结构处于盐碱质水土环境中,科研人员提出了利用低熟料胶凝材料体系主动协调水泥石与骨料热膨胀性的技术路线,采用骨料的密实堆积和控制浆骨比优化混凝土配合比。


    设计主要从利用粉煤灰的特殊效应,在混凝土中掺入优质粉煤灰,降低混凝土的水化温升,减少温度裂缝的产生,提高混凝土密实度,降低氢氧化钙晶体含量,从而提高混凝土的抗侵蚀能力;利用低熟料胶凝体系降低水泥石的热膨胀性能,控制混凝土水化温升与低热膨胀系数的骨料在混凝土降温阶段实现体积变形的主动协调,改善孔隙结构特性,提高混凝土结构的体积稳定性,提高抗变形损伤能力,提高混凝土抗裂性能;在混凝土引入微小的封闭气泡,使其具有适当的含气量,改善混凝土孔隙结构和特征,提高混凝土的抗冻、抗渗性能。


    项目组的科研人员研究的成套混凝土技术,成功应用于巴准铁路工程中。配制的混凝土具有高流动性、高强度、高耐久性等特点,便于施工操作,降低了施工难度,成型的构件表面无裂纹,混凝土的抗冻、抗渗、抗碳化、抗氯离子侵蚀、体积稳定性等技术指标,均满足百年混凝土的设计要求,同时推动了高性能混凝土在内蒙古地区的进一步应用与发展。


    据了解,该技术利用低熟料胶凝体系控制混凝土水化温升与低热膨胀系数的骨料,在混凝土降温阶段实现体积变形的主动协调,提高铁路工程混凝土结构的体积稳定性。针对目前施工单位普遍存在养护时间偏短的问题,通过早龄期混凝土硫酸盐侵蚀试验,评估铁路工程混凝土结构的抗硫酸盐侵蚀能力,并提出相应的技术对策。


    该研究项目结合巴准铁路所处环境进行混凝土配合比设计,利用骨料的密实堆积和控制浆骨比优化混凝土配合比,结合掺合料和引气技术,使混凝土满足高抗裂和高耐久的设计要求。


    传统配合比中胶凝材料采用纯水泥,水泥用量较高,用此配制的混凝土仅能满足强度要求,但降低了混凝土的抗裂性和结构耐久性。在巴准铁路配合比设计过程中,采用聚羧酸高性能减水剂,并掺入粉煤灰等矿物掺合料,降低水泥用量,改善新拌混凝土的和易性,提高混凝土体积稳定性,同时使混凝土更易泵送,且坍落度损失减少,降低工程造价、节约能源。巴准铁路各标段共计使用c30、c35混凝土约203.3万立方米、c40混凝土约14.1万立方米、c50混凝土约10.7万立方米,按照c30每立方米节约19.14元、c40每立方米节约25.64元、c50每立方米节约25.89元计算,各强度等级混凝土共节约成本约4531万元,具有显著的经济效益。


    巴准铁路混凝土配合比采用高性能混凝土,配比中掺入大量粉煤灰代替水泥,减少水泥用量达到节能减排降耗的目的,具有显著的社会效益。巴准铁路高性能混凝土的成功应用对我国铁路客运专线的建设发挥积极的作用,对二十一世纪铁路桥梁技术的发展也将产生重大的影响。同时,巴准铁路的建成有利于发展现代煤炭物流业,减轻煤炭市场供需矛盾,使传统煤炭物流向绿色物流转变,促进煤炭企业实现绿色可持续发展。


    2014年11月,巴准铁路建成通车,极大地促进和推动了地方经济的发展,不但加强了物资交流,节省了运费,同时也改变区域经济的产业结构,加快产业的发展和升级,带来生产区域的合理化分工,增加就业机会,提供较多的劳动力工作岗位和人才的流动,促进地方经济的发展。巴准铁路为国家铁路的发展起到了补充和辅助作用,在国家的铁路运输中起到了集疏、分流运量的作用,为鄂尔多斯地区煤炭资源的开发起到了保证和开拓作用,巴准铁路的建设具有明显的社会效益。


    巴准铁路的修建对今后高性能混凝土的应用树立典型榜样,同时货运开始后将带动地区经济发展,推动鄂尔多斯地区煤炭资源的综合利用,将资源优势转换为经济优势,减轻煤炭市场供需矛盾,在国家铁路网发展中起到重要作用。社会效益显著。由于巴准铁路应用高性能混凝土施工所带来的直接或间接的经济效益与巨大的社会效益,被授予2013年度内蒙古自治区科学技术二等奖。


来源:科技日报

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