1、干旱地区双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝的分析与控制措施摘要：无砟轨道作为一种露天放置、反复承受列车荷载的结构物，在列车荷载、温度变化、基础变形以及混凝土自身收缩变形的影响下容易产生裂缝。裂缝一旦形成则危害较大，就会降低无砟轨道的绝缘性能，削弱轨道的承载力，同时还可能会危害到无砟轨道的使用安全。本文介绍了干旱地区双块式无砟轨道道床板混凝土易开裂的成因，通过对实体结构调查，分析了道床板混凝土的各种裂纹形式及其成因，并从材料和施工方面提出了防治双块式无砟轨道道床板裂缝的具体措施。 关键词：双块式无砟轨道；道床板混凝土裂缝；原因；控制 Abstract: without a frantic jumbl
2、e rail as an open place, of the structures under train load, the train load, temperature, foundation deformation and shrinkage deformation of concrete itself under the influence of cracks easily. Crack once formed the harm is bigger, can reduce without a frantic jumble rail insulation, weaken the be
3、aring capacity of the track, also may be to compromise without a frantic jumble track the use of security. Double block in arid regions were introduced in this paper the causes of concrete cracking easily without a frantic jumble rail way bedplate, through the entity structure investigation, analyze
4、s several kinds of concrete way bedplate crack forms and its reasons, and puts forward prevention and control from the aspects of material and construction of double block without a frantic jumble of rail way bedplate crack concrete measures. Key words: double block without a frantic jumble orbit; T
5、he bed board concrete crack; The reason; control 中图分类号：TV543+.6 文献标识码：A 文章编号：2095-2104(2013) 前言 兰新第二双线跨越甘肃省、青海省、新疆维吾尔自治区三省区，线路东起甘肃省省会兰州市，西至新疆维吾尔自治区首府乌鲁木齐市，线路正线全长 1775.8 公里。从气温特点而言，全线极端最低气温-21.7-41.5，均处于严寒地区；就自然气象而言，日照强烈、昼夜温差较大，最大年气温差乌鲁木齐地区高达 82，轨温差达 102。张掖至乌鲁木齐段途经安西风区、烟墩风区、百里风区、三十里风区及达坂城风区等五大风区，风区总长
6、度约 580 公里，最大风速大于 30m/s。全线多处于严寒、温差大、风沙大、日照强、干旱缺水，并分布盐渍土等恶劣自然气候条件。本工程 CRTS I 型双块式无砟轨道由上至下主要由钢轨、弹性扣件、双块式轨枕、钢筋混凝土道床板、混凝土支承层或底座组成，详见图 1.2-1。 图 1.2-1 路基段 CRTS I 型双块式无砟轨道横断面图 一、双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝的成因 目前，国内双块式无砟轨道结构型式主要有 CRTS型和 CRTS型已分别铺设于武广高速和郑西客运专线，运营速度均达到了 350km/h 。无砟轨道结构是以少维修作业为特点的先进轨道结构型式，但工程实践表明，双块式无砟轨道道床
7、板混凝土的开裂严重。现场调研发现，道床板混凝土开裂情况较为普遍，在混凝土养护结束即有裂纹出现。裂缝的主要形式有横跨混凝土道床板整个宽度的横向裂缝以及在轨枕四角出现的八字形裂缝等，裂缝情况见图 1.3-1。横向裂缝沿着轨道的铺设方向，经过一定间隔产生，八字形裂缝发生在轨枕周围，且水平对应的两个轨枕的相对着的角上的八字裂缝容易相接，形成横跨整个道床板的贯穿裂缝。道床板混凝土主要裂纹存在几种形式，具体列于表 1.3-1。 图 1.3-1 道床板混凝土开裂情况 表 1.3-1 道床板混凝土主要裂缝形式 经分析，上述裂缝大多因为混凝土发生收缩变形时受到约束产生的，主要原因有以下几个方面： 1、结构设计：
8、在 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，进而引发裂缝；此外，CRTS I 型无砟轨道道床的基本结构为路基基床表层+ 混凝土支承层+（道 床板混凝土、双块式轨枕、钢筋桁架）+ 扣件和钢轨，道床板、支承层和双块式轨枕三者之间混凝土的强度等级、浇注时间差异较大，易造成变形不同步而导致开裂。 2、温度应力：混凝土浇筑后，水泥水化产生的大量水化热主要是在前 3d 释放，大量的水化热会导致内部温度快速上升，而混凝土表面与环境温度接近，容易形成
9、较大的内外温差。内部的高温导致内部混凝土热胀，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，在混凝土表面就会产生裂缝。 3、混凝土材料的不均匀：混凝土不均匀性主要包括水胶比不均匀、骨料分布不均匀和强度不均匀，易造成道床板混凝土在垂直、水平方向和局部产生分布不均匀现象，不均匀材料间存在较大变形的差异，易导致混凝土开裂。 4、塑性收缩：塑性收缩是造成道床板混凝土产生早期裂纹的主要原因。道床板混凝土施工具有线路长和环境复杂等特点，施工时通常采用人工抹面的方式处理混凝土表面，造成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，一旦混凝土中的水分蒸发速度超
10、过其泌水速度，表层混凝土就会稠硬收缩，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。 5、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，其主要是由半径小于 100nm 的毛细孔失去水分而产生毛细孔压力造成的收缩，一般认为混凝土中自由水越多，可蒸发的水量越大，其干燥收缩就会越大。 二、兰新无砟轨道结构施工面临的技术难题 1、干旱缺水，混凝土内部水份蒸发加速，收缩变形和开裂风险增加，施工期间和后期养护难度增加，必须采取有效的养护和降低混凝土收缩变形的技术措施。 2、温差大，混凝土受到的温度应力随之增加，混
11、凝土的开裂风险加大，施工期间混凝土芯部与表层、表层与环境的温差控制难度加大，必须采取有效的温差控制和提高混凝土抗裂性能的技术措施。 3、风沙大和日照强，混凝土水份蒸发速率加速，收缩变形和开裂风险增加，混凝土施工期间防风遮阳和养护难度加大，必须采取有效的防风遮阳和提高混凝土抗裂性能的技术措施。 三、干旱地区双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝控制措施 1、由于道床板混凝土裂缝的产生同时受到多种因素的影响,其质量的控制也应根据气候、施工条件等实行综合控制,严格选择混凝土骨料的含泥量,对水泥的细度要求不易过高。搞好基层质量控制,防止路基不均匀沉降,主要是控制好基层的平整度和密实度。 2、混凝土施工质量的控
12、制非常重要,生产中应严格控制配比中粗、细骨料及水的计量,控制好水灰比,混凝土的搅拌时间应达到要求,施工中不得发生离析现象,防止现场混凝土坍落度与配合比不匹配。 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，砂率的影响次之，含气量的影响最小。因此，在满足道床板混凝土的拌和物性能、力学性能和耐久性能的前提下，制备低收缩道床板混凝土应遵循以下原则： 胶凝材料用量宜控制在 380 kg/m3 左右，不宜大于 400 kg/m3；掺和料宜选用优质粉煤灰，掺量宜为 30% ，磨细矿渣粉不宜单独使用；砂率不宜大于 40% ； 混凝土的入模含气量宜控制在 4%6%。 3、混凝土支撑层选择适宜的切缝时间实
13、施切缝,防止产生的无规则裂缝引起上部道床板混凝土开裂。同时为了防止支撑层施工中的无规则收缩裂缝,一般以支撑层混凝土终凝后或抗压强度达到 23MPa 为实施的切缝时间,道床板混凝土的伸缩缝应与混凝土支撑层的伸缩缝设置在同一断面处,其间距以 56m 为宜,且应将支撑层混凝土在施工完成后放置23 个月的时间再进行道床板混凝土的施工,效果较明显。 4、混凝土的养护是通过采取措施对新浇筑的混凝土加强养护,采取适当的覆盖,及时洒水,使混凝土表面呈湿润状态;采用新型的养护剂进行保水养护,并避免夏日强光直射。 内养护材料能够改善新拌混凝土保水性，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
14、收缩，提高混凝土的抗裂性能，且对混凝土耐久性能无不利影响。道床板抗裂混凝土应在遵循低收缩混凝土配制原则的基础上，引入内养护技术措施，以提高大风干旱地区道床板混凝土的抗裂性能。 结束语 高速铁路是我国未来铁路建设发展的必然趋势，干旱地区双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝产生，影响了轨道质量与铁路的安全运行。要避免裂缝的产生，首先就要从原材料入手，改进混凝土的质量，更要重视施工工艺，由于干旱地区特殊的自然环境，还要提高对养护的认识。本次工程由于采用正确的施工措施，所浇筑的道床板混凝土在凝结前的塑性裂缝和干缩裂缝得到了有效地控制。 参考文献 1 崔国庆双块式无砟轨道道床板裂纹控制研究J铁道标准设计，2010. 2 黄士元混凝土早期裂缝的成因与防治J混凝土，2000(7)
