铁路客运专线外加剂技术标准和需求量

'1铁路“十一五”和“中长期”规划“十一五”期间，铁路发展的主要目标是：建设新线17000公里，其中客运专线7000公里；建设既有线复线8000公里；既有线电气化改造15000公里。到2010年全国铁路营业里程达到9万公里以上，复线、电化率均达到45%以上。到“十三五”末——2020年全国铁路营业里程达到10万公里以上，其中快速客运专线达到16000公里；复线率和电化率均达到50%以上，客运专线形成“四纵四横”的格局；建设三个城际快速客运系统和其他城镇密集地区的城际轨道交通。“四纵”分别是北京—上海客运专线、北京—武汉—广州—深圳客运专线、北京—沈阳—哈尔滨客运专线、杭州—宁波—福州—深圳客运专线。“四横”分别是徐州—郑州—兰州客运专线、杭州—南昌—长沙客运专线、青岛—石家庄—太原客运专线、南京—武汉—重庆—成都客运专线。三个城际快速客运系统分别是环渤海地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区城际客运系统。主要建设北京—天津、上海—南京、南京—杭州、南京—芜湖—安庆、广州—珠海、九江—南昌、青岛—烟台—威海、绵阳—成都—峨嵋、长春—吉林、柳州—南宁城际轨道交通系统以及沪杭磁悬浮交通。快速客运速度目标值分为每小时200～250公里和300～350公里两类。据不完全统计，到2006年底，已开工的有武广、京津、郑西、石太、合武、甬台温、胶济、达成、温福、福厦十一条客运专线，其累计总里程约3000公里，目前处于开工准备阶段的还有京沪、太中银、广珠、哈大，四条总里程约3000余公里。2.客运专线建设设计理念    快速客运专线具有高速动荷载和冲击力大特点，要求有足够的耐久性、良好的动力特性和低廉的养护维修费用，并应满足动车组运营安全、旅客乘坐舒适和环保的原则。为了满足这些要求，在客运专线建设设计大比例采用混凝土高架桥，同时用无砟轨道板取代有砟轨道线路。预制混凝土桥梁、无砟轨道板和现浇灌注桩、承台、桥墩、桥台、桥帽、梁部等主体结构都要求使用高耐久性、高体积稳定性、高保塑性、高抗氯离子渗透性（低电通量）的高强高性能混凝土。其设计使用年限应满足100年（相当于纪念性建筑和特别重要的建筑结构的设计使用年限）。3客运专线高性能混凝土品质要求和用量客运专线高性能混凝土采用高品质的水泥、细骨料、粗骨料，掺入一定量的活性掺合料（往往达到胶结料总量的30～50%）和聚羧酸系高性能减水剂，通过优选混凝土配合比，在生产（或施工）工程中严格质量控制可以得到满足客运专线混凝土结构100年设计使用年限。如预应力混凝土预制梁C50技术性能：胶结材（水泥+掺合料）≤500kg/m3、水胶比≤0.35、含气量2～4%；混凝土耐久性指标：抗冻融性（D200）、重量损失≤5%，相对动弹性模量≧60%，抗渗性≥P20、抗氯离子渗透性（电通量）≤1000C，碱－硅酸反应（快速砂浆棒膨胀率）≤0.10%、禁用碱－碳酸盐反应活性骨料、耐腐蚀性应符合设计要求等。由于客运专线建设设计的高架桥跨结构大幅倍增，据统计高架桥跨结构总延长公里约占客运专线全长的三分之二以上，另加上线（桥）下桩基、墩台建筑和桥面上无砟轨道板，混凝土用量十分巨大。现按“十一五”规划客运专线建设总里程7000公里计，其桥梁累计总长约5000公里，高性能混凝土总用量约2.0亿立方米，如果把城际快速通道和部分复线、煤炭运输、港口和口岸通道、西部路网等需要使用高性能混凝土的总量加起来，“十一五”高性能混凝土总用量约2.5亿立方米。4客运专线混凝土用外加剂技术标准和应用规模客运专线高性能混凝土用外加剂技术性能，除应满足国家标准（GB8076 混凝土外加剂和GB8077混凝土外加剂匀质性试验方法）及相关行业标准（JC473混凝土泵送剂和JC475防冻剂）外，还应满足铁路和客运专线有关标准如科技技[2006]104号《客运专线高性能混凝土用外加剂产品检验细则》、科技基[2005]101号《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》、铁科技[2004]120号《客运专线预应力混凝土预制梁暂行技术条件》、TB/T3043-2005《预制后张法预应力混凝土铁路桥简支T梁技术条件》，铁建设[2005]160号《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用外加剂应采用减水率高、保塑性好、有害杂质低、适量引气、能显著提高混凝土抗冻融耐久性、降低氯离子渗透性（低电通量），其匀质性和化学性能指标及掺外加剂混凝土的性能应满足表1的要求。 表1 客运专线高性能混凝土用外加剂技术要求  序号项目指标备注1含固量应在生产厂控制值±3%内　/2密度±0.02g/ml之内/3PH值应在生产厂控制值±1.0内/4水泥净浆流动度，mm≥240/5硫酸钠含量，%≤10.0/6氯离子含量，%≤0.2/7碱含量（Na2O+0.658K2O），%≤10.0/8减水率，%≥20/9含气量，%≥3.0用于配置非抗冻混凝土时≥4.5用于配置抗冻混凝土时10坍落度保留值，mm30min≥180用于泵送混凝土时60min≥150用于泵送混凝土时11常压泌水率比，%≤20　/12压力泌水率比，%≤90用于泵送混凝土时13抗压强度比，%3d≥130/7d≥125/28d≥120/14对钢筋锈蚀作用无锈蚀/15收缩率比，%≤135/16相对耐久性指标，%，200次≥80/注：=1*GB3①序号：1～7为外加剂匀质性和化学性能指标  8～16为外加剂混凝土性能指标 =2*GB3②用于客运专线预应力混凝土预制梁时，硫酸钠含量应≤5.0%，氯离子含量应≤0.1%。 应当指出，客运专线高性能混凝土用外加剂的技术条件对第二代以萘磺 酸系为代表的高效减水剂是较难达到的，而对于第三代聚羧酸系高性能减水剂则较易达到。这可从聚羧酸系高性能减水剂标准（报批稿）的匀质性（见表2）、化学性能（见表3）和掺聚羧酸系高性能减水剂混凝土性能指标（见表4）与客运专线高性能混凝土暂行技术条件技术指标（见表1）的对照得到验证。 表2 聚羧酸系高性能减水剂匀质性指标 序号试验项目指标1固体含量1）对液体聚羧酸系高性能减水剂：S≥20％时，0.95S≤X<1.05SS<20％时，0.90S≤X<1.10S2含水率2）对固体聚羧酸系高性能减水剂：W≥5％，0.90W≤X<1.10WW<5％，0.80W≤X<1.20W3细度对固体聚羧酸系高性能减水剂，其0.3mm筛筛余应小于15％。4PH值应在生产厂控制值的±1.0之内。5密度对于液体聚羧酸系高性能减水剂，密度测试值波动范围应控制在±0.01g/ml。6水泥净浆流动度3）应不小于生产厂控制值的95％。7砂浆减水率3）应不小于生产厂控制值的95％。注：1）S是生产厂提供的固体含量（质量百分数），X是测试的固体含量（质量百分数）。2）W是生产厂提供的含水率（质量百分数），X是测试的含水率（质量百分数）。3）水泥净浆流动度和砂浆减水率选其中的一项。 表3 聚羧酸系高性能减水剂化学性能指标 序号试验项目性能指标NRRⅠⅡⅠⅡ1甲醛含量（按折固含量计），％，不大于0.052氯离子含量（按折固含量计），％，不大于0.63总碱量（Na2O+0.658K2O）（按折固含量计），％，不大于15  研究和实践表明，第三代聚羧酸系高性能减水剂是客运专线高性能混凝土优选减水剂。当前已公布经检验合格的客运专线高性能混凝土用减水剂产品中，聚羧酸系高性能减水剂占抽检减水剂产品的90％以上。由此估算出“十一五”高性能混凝土（以2.5亿m3计）用聚羧酸系高性能减水剂总量约为100万吨，其年用量约 20万吨，可见铁路系统外加剂的用量相当巨大。 表4 掺聚羧酸系高性能减水剂混凝土性能指标  序号试验项目性能指标NRRⅠⅡⅠⅡ1减水率，％，不大于251825182泌水率比，％，不大于607060703含气量，%，不大于6.041h坍落度保留值，mm,不大于——1505凝结时间差（min）－90～＋120>＋1206抗压强度比，％，不小于1d170150——3d1601401551357d15013014512528d130120130120728d收缩率比，％，不大于1001201001208对钢筋锈蚀作用对钢筋无锈蚀作用5外加剂产品检验及生产企业考核   为加强高性能混凝土用外加剂产品质量的检验与监督管理，规范外加剂的检验工作，铁道部科学技术司颁布《客运专线高性能混凝土用外加剂产品检验细则》（科技技[2006]104号）的通知，要求进入铁路行业的生产并销售外加剂企业，其质量保证能力检查和产品质量检验必须合格。生产企业应在给定的期限内向铁道部产品质量监督检验中心（简称中心）提出评审检验申请书，中心收到企业的申请后，应组织对其进行质量保证能力检查和产品质量检验。检验内容包括两部分：（1）客运专线高性能混凝土用外加剂企业质量保证能力检查。（2）外加剂产品质量检验。检验程序：受理企业申请→生产企业质量保证能力检查→产品质量检验。检验（检查）合格的企业将由铁道部科学技术司分批予以公布。通知告示从2007年2月1日起，没有通过检验合格的外加剂产品不得新进入客运专线使用。中心每年应对客运专线使用的外加剂产品进行用户抽样检验，抽样检验不合格的予以公布。《检验细则》由铁道部科学技术司负责解释。   通过半年来的企业质量保证能力检查和产品质量检验工作，现检查合格的生产企业有20家，抽检合格外加剂产品计24个。《检验细则》的颁布促进生产企业质量保证能力，提高减水剂产品品质。使我国第三代减水剂——聚羧酸系高性能减水剂得到跨越式的发展，也大大提高客运专线高性能混凝土的应用水平。 6结束语   1）《铁路“十一五”规划》“十一五”期间建设新线1.7万公里，其中客运专线约7000公里，既有线复线约8000公里。铁路建设设计理念已发生转变：客运专线的设计大量使用高性能混凝土桥梁和无砟轨道板，以取代有砟轨道。大幅度增大混凝土用量，预测“十一五”期间铁路高性能混凝土每年平均使用量将达5000万m3，相应高性能外加剂的年使用量约20万吨。    2）聚羧酸系高性能减水剂的匀质性、化学性能和掺聚羧酸系高性能减水剂的混凝土性能都达到或超过客运专线高性能混凝土用外加剂的技术指标，当前可以确认聚羧酸系高性能减水剂是客运专线主体结构高性能混凝土优选的外加剂。   3）对于向铁路客运专线提供外加剂产品的企业除熟悉有关国标和行标外，还应组织学习铁路客运专线有关高性能混凝土和外加剂的技术条件、标准和规范。并纳入本企业质量管理体系的受控文件。同时应遵照“科技技[2006]104号”的通知的内容和程序，提出企业申请，中心对企业进行质量保证能力的检查和产品质量的检验。'