高速铁路高性能混凝土成套技术与工程应用

发布时间:2020-03-23 【字体:

       高速铁路是国家重大战略工程,混凝土是确保高铁工程百年耐久的基石。我国高铁穿越高寒、高原、亚热带沿海、大风干旱大温差等地域,在高速列车高频动载和多重环境作用下,传统铁路混凝土疲劳寿命短、收缩徐变大、耐久性能差,难以满足高铁工程少维护免维修的建设目标。为确保高铁安全服役,高铁混凝土应具有动态力学性能稳定物理几何形态保持长期耐久性能可靠的高性能特征。该项目历经近20 年的理论和技术创新,发展了混凝土高性能化理论,突破了高铁新结构用混凝土制备技术瓶颈,建立了混凝土质量保障技术标准体系,形成了高铁高性能混凝土成套技术。主要创新点如下:

  1.提出了高铁高性能混凝土微结构优化设计新方法,发展了混凝土高性能化理论。揭示了动载环境作用下混凝土性能劣化机理,建立了多元胶材体系协同效应计算模型考虑骨料形貌特征的浆骨界面结构参数计算模型水泥石微缺陷自愈合效果评价计算模型,提出了基于浆体密实、界面过渡区强化、微缺陷自愈合的高性能混凝土微结构优化设计方法,为调控服役条件下高铁混凝土的动态力学性能、物理几何形态、长期耐久性能奠定理论基础。

  2.开发出高铁混凝土性能调控新技术,研制出匹配高铁新结构的系列高性能混凝土。提出利用胶材梯级水化机制调控高性能混凝土强度发展新方法,研制出轨道板/枕用高早强抗疲劳混凝土(抗疲劳次数大于400 万次),解决了大规模快速生产轨道板/枕时高早强混凝土抗疲劳性能下降难题;提出采用矿物掺合料改善预应力蒸养混凝土徐变性能的新方法,研制出预制箱梁低徐变混凝土,徐变系数比普通混凝土降低40%,为解决预制箱梁徐变上拱易超限难题提供技术支撑,突破了铁路预应力混凝土严禁使用矿物掺合料的禁区;开发出调控混凝土湿度和变形的内养护剂,研制出现浇道床板用低收缩高抗裂混凝土,使道床板裂缝数量减少80%以上,突破了长大连续条带状无砟轨道建造技术瓶颈。

  3.创新了高铁混凝土施工性能精准控制技术,建立了高铁混凝土质量保障技术标准体系。开发出基于原材料性能实时监测的混凝土配合比动态调控系统,创新了面向耐久性的新拌混凝土关键参数快速检测方法,提出了保障高铁混凝土施工质量的特性指标,构建了混凝土材料、设计、施工、验收技术标准体系,确保了在跨地域、气候多变环境条件下高铁高性能混凝土的施工质量。

  该成套技术已应用于我国所有高铁工程,10 余年的运营考验表明,高铁高性能混凝土技术先进,服役性能优良,绿色环保。获2019年国家科技进步奖二等奖。



采用高性能混凝土施工的高铁无砟轨道混凝土道床板

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