浅谈干旱风沙地区无砟轨道混凝土裂纹控制措施.doc

1、浅谈干旱风沙地区无砟轨道混凝土裂纹控制措施摘 要：通过在干旱风沙地区无砟轨道混凝土施工实践，简单分析混凝土产生裂纹的原因，找出主要影响因素，介绍过程中采取的各项控制裂纹的技术和施工措施。 关键词：干旱风沙地区无砟轨道裂纹控制 中图分类号： TU37 文献标识码： A 1 工程概况 LXS-11 标段位于张掖以西，起讫里程 DK546+241.1DK605+800，正线长 59.513km，位于张掖市高台县境内，地处西北戈壁地区，具有气候干燥、风沙大、日晒严重、昼夜温差大的特点，相应给无砟轨道混凝土施工增加了新的难点。 2 设计标准 无砟轨道设计为 CRTS型双块式，道床板采用 C40 混凝土，

2、分单元现场浇筑，单元道床板的长度一般为 19.47m 设计，板间设置 30mm 伸缩缝。无砟轨道主体结构的设计使用年限不小于 60 年，使用环境为碳化环境 T2。 3 试验段混凝土裂纹情况及原因分析 项目部在 DK577+100 线右完成了 58.5m 长道床板试验段，施工后按照土工布覆盖洒水的方法进行养护，在养护后发现，道床板混凝土表面开裂情况较为普遍，裂纹的主要形式有横跨道床板整个宽度的横向裂纹、轨枕四周离缝，轨枕四角出现的八字形裂纹，且水平对应的两个轨枕的相对着的角上的八字裂纹容易相接，形成横跨整个道床板的贯穿裂纹。 经分析，产生上述裂纹主要影响因素有以下几个方面： （1）结构设计：在

3、CRTS I 型无砟轨道中，道床板与双块式轨枕的周边属于新旧混凝土结合部位，轨枕表面无附加处理措施，造成新旧混凝土粘结较差，易产生离缝；同时，道床板现浇混凝土在轨枕折角处因不同方向的收缩，产生应力集中，进而引发裂纹。 （2）温度应力：混凝土浇筑后，水泥水化产生的大量水化热容易形成较大的内外温差，内部混凝土热涨，在混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力超过硬化过程中混凝土的抗拉强度极限时，混凝土表面就会产生裂纹。 （3）塑性收缩：塑性收缩是造成混凝土产生早期裂纹的主要原因。道床板具有厚度小结构长的特点，施工时处于塑性阶段的混凝土在较长时间内暴露在空气中，表层混凝土失水较快，容易造成表层混凝土稠硬收

4、缩，当其强度不足以抵抗收缩受限所引起的拉应力时，就会开裂。 （4）干燥收缩：干燥收缩是指在养护停止后，混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔水、凝胶水和吸附水而发生的长度或体积的减少，是一种不可逆收缩。 因此在干旱风沙地区无砟轨道混凝土施工需增加其他的措施进行控制。 4 裂纹控制的方法 预防道床板混凝土裂纹的产生，需从结构、材料、施工三个方面入手。结构方面：（设计已考虑） ，本文主要从材料和施工方面开展论述，具体内容如下： 4.1 材料方面控制裂纹 （1）低收缩混凝土制备技术，优化道床板混凝土配合比基本参数，以制备出低收缩道床板混凝土。胶凝材料用量和掺和料种类对混凝土干燥收缩的影响较大，砂率的影响

5、次之，含气量的影响最小。因此，制备低收缩道床板混凝土遵循以下原则： 胶凝材料用量不宜大于 400 kg/m3； 掺和料宜选用优质粉煤灰，掺量宜为 30%； 砂率不宜大于40%；混凝土的含气量宜控制在 4%6%。 根据试验结果指导配合比如下表：混凝土配合比表/（kg/m3） 编号 水泥 粉煤灰 内养材料 砂 石 石 水 减水剂 5-10 10-20 C1 266 114 0 698 342 797 140 3.04 C12 266 84 30 694 340 793 150 3.04 然而，标段处于大风干旱地区，标段年平均相对湿度低于 10%，大风干旱恶劣环境条件对混凝土抗裂性提出了严峻挑战，具

6、体表现在以下方面：道床板混凝土浇注后尚未进行最终抹面，表面就因严重失水而产生塑性开裂；道床板混凝土的长期干燥收缩高于其他地区混凝土，导致易产生干燥收缩开裂。因此，仅从配合比基本参数优化，并不能全面控制道床板混凝土开裂，基于上原因施工时引进混凝土内掺养护材料的研究成果，取得较好的效果。 （2）内养护材料的应用，内部补水效应，解决混凝土中水泥水化不充分。内养护材料引入预蓄水组分，在混凝土搅拌过程中吸收、蓄存一定量的水，随着水泥水化反应消耗内部水分，预蓄水组分在毛细管负压的作用下释放所蓄存的水，实现在混凝土内部持续补水，促进水泥水化反应。从而实现混凝土内部补水以促进水泥水化的目的。 图 4.1-1

7、内、外养护作用示意图 内养护材料能实现内部补水，提高硬化混凝土内部湿度，促进水泥水化，显著降低混凝土的早期和后期收缩，提高混凝土的抗裂性能。 4.2 施工方面控制裂纹 （1）养护：养护是道床板混凝土设计性能得以实现的关键环节。目前工程中主要采用洒水覆盖、薄膜密封及滴灌等养护方法，其中洒水覆盖的养护效果较好，但需要在养护期间不间断补水，这对于大风干燥缺水地区不仅费时、费工，而且该地区养护用水困难，同时对于新鲜道床板混凝土还面临“洒水早、易起皮，洒水晚、易开裂”的问题，从而引入了养护剂进行养护。 根据各养护方法的特点，对其技术经济性进行了简单的比较，如下表所示。 表 4.2-1 混凝土养护方法的技

8、术经济性比较 养护方法 养护时效性 效果 操作便捷性 经济性 浇水覆盖 硬化后（1d）才可养护 好 好 约 15 元/m2 滴灌 硬化后（1d）才可养护 一般 一般 约 15 元/m2 节水养护膜 硬化后（1d）才可养护 好 差 约 2 元/m2 养护剂 终凝后（约 6h）即可养护 好 好 约 2 元/m2 从表 4.2-1 可看出：从养护时效性看，养护剂在混凝土终凝后即可进行喷刷，其他方法需等待混凝土硬化具有一定强度后才能实施；从养护效果看，滴灌法不能保证养护水有效传输至道床板各部位，养护效果一般。在养护剂养护下，混凝土表面被养护剂成膜包裹，蒸发失水较少，能够抑制混凝土水分散失，明显减少混凝

9、土的早期收缩变形，提高混凝土的早期抗裂性能。 从操作便捷性看，节水养护膜在风沙地区不好操作。从经济性看，干旱风沙地区水分蒸发极快，采用浇水覆盖法需使用大量水资源，成本高。综合比较不同养护方式，喷涂养护剂养护是干旱风沙地区道床板混凝土最适宜的方式。 （2）道床板混凝土与轨枕结合部裂缝处理，因为在新旧混凝土结合部，比较容易产生离缝，另外轨枕在风沙地区存放时间过长表面粘附物影响较大，因此需要采取以下几种措施提前用湿抹布对轨枕四周进行清理；混凝土浇筑前用喷雾器对轨枕表面进行喷洒湿润；配置 30#振捣棒，在大面混凝土振捣完毕后，再对轨枕四周进行二次振捣；及时松轨排框架扣件，时间应控制在混凝土浇筑后 5-

10、6h 内，避免钢轨变形应力导致混凝土与轨枕分离。 （3）混凝土塌落度控制：为严格控制混凝土塌落度，施工过程中把泵送混凝土改为吊车斗送来控制，以免塌落度过大混凝土凝固中出现较大的干缩，出现开裂。 （4）施工棚遮挡和土工布覆盖：由于地区大风天气较多和蒸发量大的特点，在混凝土浇筑振捣后及时把施工棚推到作业面上，防止风吹和阳光直射照成混凝土表面水分散失过快，混凝土在收光、涂刷养护液期间须在施工棚内作业，待养护液成膜后覆盖土工布（28 天）四周压严，起遮阳及保温作用。 5 结语 在干旱风沙地区无砟轨道混凝土施工，采取常规技术措施控制混凝土裂纹，并不能完全满足工程质量要求，还需要增加以下几个方面措施，引入内养护技术措施，提高硬化混凝土内部湿度，促进水泥水化，提高混凝土的抗裂性能。喷涂养护剂能够抑制混凝土早期水分散失，提高混凝土的早期抗裂性能。增加了施工棚，间接改善了施工自然环境，对防止混凝土开裂也起到一定的作用。通过上述技术措施和施工措施，在干旱风沙地区环境下，无砟轨道道床板混凝土裂纹控制效果较好。 参考文献： 1、兰新铁路第二双线 CRTS I 型双块式无砟轨道道床板混凝土暂行技术条件 . 中国铁道科学研究院, 2012. 2、无砟轨道结构及质量控制措施研究 铁道部工程管理中心 2012. 3、铁路混凝土工程施工质量验收标准 TB 10424-2010