高速铁路高性能混凝土成套技术与工程应用

       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”及“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