雙塊式無砟軌道道床板混凝土裂縫成因及控制探討

1、    雙塊式無砟軌道道床板混凝土裂縫成因及控制探討    張玉苗摘 要：本文通過對雙塊式無砟軌道道床板混凝土裂縫形成成因進行分析，提出了預(yù)防和減小道床板裂縫的具體措施，最后闡述了道床板裂縫處理方法，以確保軌道工程質(zhì)量。關(guān)鍵詞：無砟軌道；混凝土裂縫；道床板；成因；方法：tv331： a引言鐵路客運專線是我國設(shè)計時速300km以上、大規(guī)模鋪設(shè)無砟軌道的高速鐵路之一。鐵路客運專線主要采用雙塊式無砟軌道，該軌道自上而下主要由鋼軌、扣件系統(tǒng)、雙塊式軌枕、道床板、支承層或保護層等組成。本文筆者主要介紹了鐵路客運專線路基上雙塊式無砟軌道道床板的裂縫形成的原因、具體措

2、施和處理方法。1 路基上雙塊式無砟軌道的結(jié)構(gòu)特點鐵路客運專線路基上雙塊式無砟軌道自上而下由鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、道床板和支承層等組成，如圖1所示。圖1：雙塊式無砟軌道橫斷面形式道床板為鋼筋混凝土連續(xù)結(jié)構(gòu)，采用雙層鋼筋，上層縱向鋼筋為9根20mm hrb335鋼筋，下層為11根20mm hrb335鋼筋，每2根軌枕之間設(shè)2根16 mmhrb335橫向鋼筋，上下層各1根。雙塊式無砟軌道作為一種露天放置、反復(fù)承受列車荷載的結(jié)構(gòu)物，在其長期使用過程中，在列車荷載、溫度變化、基礎(chǔ)變形以及混凝土自身收縮變形的影響下容易產(chǎn)生裂縫。由于道床板縱向連續(xù)，不設(shè)伸縮縫，且其下部與粗糙的支承層頂面粘結(jié)在一起，承受較

3、大的約束力，受混凝土收縮徐變以及溫度變化的影響，道床板縱向承受較大的拉力，一旦拉力大于混凝土承載能力，將必然產(chǎn)生裂縫。2道床板裂縫形成的成因 （1）水泥發(fā)生水化熱過程 水泥在水化過程中要產(chǎn)生大量的熱量，這是混凝土溫度明顯升高的主要原因。在澆注初期的時候，混凝土的彈性和強度都比較低，對水化過程中的急劇溫升產(chǎn)生的應(yīng)變約束力不大，溫度應(yīng)變約束力當(dāng)然也就比較小；隨著混凝土年數(shù)的增加，它的彈性和強度相應(yīng)地增強，對混凝土溫度變化產(chǎn)生的約束力越來越強，就是會產(chǎn)生極大的溫度和應(yīng)變力，如果此時混凝土的抗拉彈性和強度不能夠抵抗此時的溫度應(yīng)變力時，便產(chǎn)生溫度裂縫。 （2）內(nèi)外都產(chǎn)生一定的約束 混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力

4、時，變形會受到其它結(jié)構(gòu)的外約束和自身不同部位的自約束，大體積結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的約束較大。與地基澆注在一起的混凝土結(jié)構(gòu)，在溫度變化時受到下部地基的約束，產(chǎn)生外部的約束應(yīng)力，當(dāng)溫度從最高值開始下降，混凝土產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，若拉應(yīng)力超過抗拉強度，混凝土就會產(chǎn)生裂紋。（3）混凝土發(fā)生收縮 混凝土在其水泥水化的過程中會產(chǎn)生一定程度的變形，這種變形一般為體積上的收縮變形，隨著混凝土水泥的硬化，水分會不斷地揮發(fā)，混凝土就會出現(xiàn)收縮變形，在混凝土收縮的過程中，很容易在混凝土的表面上形成無規(guī)則的收縮裂縫。 （4）混凝土的骨料塑性沉落 如果混凝土的骨料在沉落時受到了鋼筋的阻擋，則會產(chǎn)生沿鋼筋的走向的裂縫。在施工過程中，如

5、果模板固定的不牢固、發(fā)生沉陷、移動的時候也會產(chǎn)生這種裂縫。（5）新舊混凝土不良粘結(jié)裂縫在雙塊式軌枕的側(cè)面及角部，常出現(xiàn)由于新舊混凝土粘結(jié)不良而引起的裂縫。3 預(yù)防和減小道床板裂縫的具體措施由于道床板混凝土裂縫的產(chǎn)生同時受到多種因素的影響，其質(zhì)量的控制可從混凝土原材料、施工工序等各個環(huán)節(jié)實行綜合控制，具體措施如下：（1）加強對隧道變形觀測，并對線下結(jié)構(gòu)沉降進行評估，待沉降變形趨于穩(wěn)定時施作雙塊式無砟軌道道床板。消除結(jié)構(gòu)變形引起的裂縫，以減少道床板裂縫。（2）控制現(xiàn)澆道床板鋼筋混凝土配合比設(shè)計，嚴(yán)格按照耐久性混凝土有關(guān)要求進行配合比設(shè)計?？紤]堿骨料反應(yīng)，在選擇混凝土原材料時控制堿含量。避免因堿骨料

6、反應(yīng)而引起混凝土開裂。減少水膠比，在滿足道床板混凝土設(shè)計強度情況下，盡量減少水泥用量，盡量選用水化熱低的水泥，嚴(yán)格控制砂石集料的含泥量，選用級配良好的砂石集料。在滿足混凝土泵送條件下盡量降低混凝土的坍落度。（3）道床板澆注應(yīng)盡量選擇在氣溫較低時進行施工，避免混凝土內(nèi)外部溫差過大。加強混凝土的振搗，振搗捧快插慢拔，避免過振漏振?；炷翝沧⑼旰螅瑧?yīng)加強多次抹面收光，排除泌水、氣泡。施工完應(yīng)及時覆道床板，及時灑水養(yǎng)護，使混凝土表面呈濕潤狀態(tài)。（4）道床板混凝土澆筑后應(yīng)及時解除螺栓調(diào)節(jié)器和松開軌道扣件對工具軌的約束，避免鋼軌伸縮造成道床板開裂。（5）合理設(shè)置道床板伸縮縫間距。（6）嚴(yán)格控制混凝土的入模

7、溫度。4道床板裂縫處理方法由于影響道床板開裂的因素復(fù)雜多變，因此即使在設(shè)計和施工上采取了很多有效措施，仍難以徹底避免道床板的開裂，在這種情況下就有必要對道床板裂縫進行修補。在應(yīng)用實踐中我們通常采取裂縫修補方法有：環(huán)氧樹酯灌注法、表面封閉法、填入柔性材料法、開槽填補的方法。4.1 灌注樹脂的方法 最常見的裂縫灌注材料一般是環(huán)氧樹酯和聚氨酯。樹酯材料能抵抗混凝土所遇到的大多數(shù)化學(xué)侵蝕，而且有較高的韌性和強度，所以樹酯可以灌入到 0.05mm 的裂縫中。灌注環(huán)氧樹酯的方法一般用于處理靜止的裂縫和比較干燥的裂縫；聚氨酯則用于表面環(huán)境干濕條件下的裂縫。 4.2 表面封閉法表面封閉法是一種在微細裂縫(寬度

8、一般<02mm)的表面涂膜以提高其防水性及耐久性的方法，是最簡單和最普通的裂縫修補方法。通過密封裂縫表面來防止水、化學(xué)物質(zhì)、二氧化碳及其它有害介質(zhì)的侵入。如表面聚合物侵入封閉法，可采用低黏度的液態(tài)樹酯涂刷到裂縫表面上，或者在水平表面上沿裂縫構(gòu)筑臨時的堤圍，使樹脂溢于裂縫表面。4.3 填入柔性材料法 如果出現(xiàn)一些活動性的裂縫，一般采用微膨脹的柔性材料來進行修補。沿裂縫的邊緣開出一個槽，然后填入柔性材料進行密封。還要結(jié)合現(xiàn)場的施工情況，對混凝土進行必要的遮蓋，因為陽光的暴曬和大風(fēng)的吹襲會使水分快速地散失，會直接導(dǎo)致混凝土不規(guī)則收縮；當(dāng)混凝土施工完成時，就要在混凝土表面涂上保水性能強的養(yǎng)護液，

9、以防止在混凝土表面出現(xiàn)裂縫。 4.4 開槽填補的方法 這種方法適用于數(shù)量較少并且結(jié)構(gòu)能夠開較大寬度的裂縫，比如橋面上的混凝土裂縫。其工序為：開槽一涂刷界面處理漿壓抹聚合物砂漿一養(yǎng)護。工法：先用鑿子和扁鏟沿裂縫開槽，槽深和寬約3-5cm，呈u型，用刷子在槽底和兩壁均勻涂刷一層界面處理漿，在界面處理膠尚未硬化之前，將拌制好的聚合物水泥砂漿用抹刀壓人槽中，壓實抹平。(一般裂縫寬度在0.10.20mm)，通過密封裂縫來防止水、化學(xué)物質(zhì)和二氧化碳的侵入。如表面聚合物浸入封閉法，可采用低粘度的液態(tài)樹脂(或表面涂料膠)涂刷到裂縫表面上，或者在水平表面上沿裂縫構(gòu)筑臨時的堤圍，使樹脂溢于裂縫表面。結(jié)束語 綜上所述，路基地段雙塊式無砟軌道采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，因此道床板開裂的問題是不可避免的。為了確保無砟軌道能達到其使用壽命，因此必須在無砟軌道設(shè)計、施工以及運營過程中給予充分的重視，并要采取各種有效的預(yù)防措施來減少其裂縫，在產(chǎn)生裂縫后，應(yīng)結(jié)合實際情況認真研究，針對不同寬度和類別的道床板裂縫，制定不同的修補措施及時、合理地進行修補處理，這樣才能保證無砟軌道的安