矿物掺合料对轨枕混凝土性能的影响

摘要

随着我国铁路建设的快速发展,对铁路预制构件性能的要求日益提高。蒸养(蒸汽养护)可提高混凝土早期强度、加快模具周转速度,提高生产效率,是混凝土预制构件常用的生产工艺。
　　 本文针对我国铁路预应力混凝土轨枕存在的技术问题,结合四川当地丰富的磷矿渣、粉煤灰、矿渣资源,结合SEM及XRD系统探讨了磷矿渣、粉煤灰及矿渣的比表面积和掺量对轨枕混凝土力学强度的影响；并阐述了磷矿渣、粉煤灰及矿渣的掺量对轨枕混凝土的抗冻性能、抗氯离子渗透性能及抗碱集料反应破坏性能的作用及其影响机理。
　　 研究的主要成果如下:
　　 (1)粉煤灰、矿渣及磷矿渣作为掺合料使得轨枕混凝土的早期强度有所下降,但后期强度大幅提升；随着矿物掺合料掺量的增加,轨枕混凝土早期和后期强度均呈现逐渐降低的规律；矿物掺合料的细度对轨枕混凝土早期强度影响较大,轨枕混凝土的早期强度随掺量细度的增加逐渐降低,但后期强度随矿物掺合料细度的增加呈逐渐增长趋势。矿渣作为掺合料对轨枕混凝土强度增长的贡献明显优于粉煤灰及磷矿渣。
　　 (2)矿物掺合料的掺入降低了轨枕混凝土试样6h电通量,改善了轨枕混凝土抗氯离子渗透性能。随着矿物掺合料掺量的增加,轨枕混凝土抗氯离子渗透性能逐渐提高,且粉煤灰、矿渣及磷矿渣的最优掺量均为30％；三种矿物掺合料相比较,掺矿渣轨枕混凝土抗氯离子渗透性能最优。
　　 (3)掺矿物掺合料的轨枕混凝土具有高抗冻性。随着粉煤灰、矿渣及磷矿渣掺量的增大,轨枕混凝土抗冻性能逐渐增强。矿物掺合料掺量为30％时,掺矿物掺合料的轨枕混凝土冻融循环的相对动弹性模量达到最大,且掺矿物掺合料轨枕混凝土经过冻融循环的质量损失率均低于基准混凝土的60％。
　　 (4)矿物掺合料的掺入有效抑制了轨枕混凝土活性集料发生碱集料反应而产生的膨胀。随矿物掺合料掺量的增加,抑制效果逐渐增强。矿渣除掺量为10％外,剩余20％及30％均为有效掺量；磷矿渣仅30％为有效掺量；粉煤灰10％、20％及30％三个掺量水平均为有效掺量,其中掺粉煤灰30％掺量为最优掺量。