无砟轨道1型板【CRTS-Ⅰ型无砟轨道板微细裂纹分析、预控与处理】

　　【摘 要】 结合哈大铁路客运专线CRTS-Ⅰ轨道板预制过程中出现的一些微细裂纹现象，分析出温度变化是产生裂纹的主要原因，然后提出选取优质原材料，改进施工工艺等预控措施，防止裂纹的形成和减少裂纹的数量。同时对已产生裂纹进行封闭处理，提高轨道板的耐久性。
　　【关键词】 轨道板；裂纹；预控措施；处理办法
　　【中图分类号】 TU511.41 【文献标识码】 A 【文章编号】 1727-5123（2012）02-054-02
　　 哈大铁路客运专线正线全长约904.3km，全线铺设CRTS-Ⅰ型无砟轨道板作为钢轨的支撑层，轨道板结构采用C60高性能耐久混凝土制作，轨道板对混凝土入模温度、养护温度，养护时间以及环境等条件要求较高，而该条铁路地处高寒冻融的环境地区，哈尔滨地区的极北端气温可达-40℃以下，属于高寒冻融环境，哈大铁路南端还有海洋腐蚀性环境，轨道板极易产生细小裂纹，在雨水、冰雪的冻胀作用下渐渐开裂，不仅会降低轨道板的耐久性，降低轨道板的绝缘性能，削弱轨道板的承载力，同时还可能会危害到无砟轨道的安全使用，所以预防和处理轨道板裂纹显得尤为重要。
　　1 轨道板裂纹
　　1.1 轨道板产生裂纹规律和特点。
　　１．１．１ 在严寒地区第一次制作CRTS-Ⅰ型轨道板，对轨道板耐久性提出极高要求。但从2009年5月5日开始制板，轨道板质量不尽人意，尤其是轨道板裂纹一直没能得到有效控制，到2009年8月底，轨道板裂纹比例一直呈上升趋势，致使轨道板的使用寿命受到影响。轨道板裂纹调查分析情况见表1与图1。
　　１．１．２ 裂纹主要出现在轨道板纵向锚穴下方靠近轨道板底面的位置（如图2所示）以及沿着轨道板底面延伸的位置（如图3所示）。裂纹一般出现在轨道板脱模后或者在存板区存放期间。
　　1.2 轨道板产生裂纹的主要原因。轨道板产生裂纹的原因很多，总体来说，主要有两方面的原因。
　　1.2.1 人为原因。由设计造成，由于轨道板厚度只有200mm，纵向锚穴长达139mm，锚穴下方到轨道板板底只有30.5mm，厚度太小，刚度减弱，板中受压混凝土应力增大，导致轨道板板底出现延伸裂纹。
　　1.2.2 客观原因。温度应力引起裂纹，目前裂纹产生的主要原因是温差；混凝土收缩易引起裂纹，但收缩种类很多，主要有干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等，引起轨道板纵向锚穴裂纹主要是干燥收缩和塑性收缩两方面。
　　1.3 裂纹产生的原因分析
　　1.3.1 温度裂纹：温度裂纹产生的主要原因是由温差造成的。温差可分为三种：水化热引起的混凝土内外温差、结构整体的温度升降差、结构从上表面至下的温度递度。
　　1.3.1.1 水化热引起的混凝土内外温差。混凝土浇注完毕后，水泥水化产生大量的水化热，其中大部分热量在3~4天之内全部放出，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，使得轨道板内部温度上升，尤其是轨道板纵向锚穴到板底的位置，外界温度略低，形成内外温差，导致混凝土出现裂纹。
　　1.3.1.2 整体温度升降差。混凝土结构在东北季节性变化明显和日照的循环变化下，结构整体发生均匀的升降变化，从而使轨道板产生伸缩。这种伸缩在没有纵向约束或者约束很小时，产生的温度力可以忽略，但由于轨道板混凝土结构纵向受到很多的约束，使的混凝土结构越长引起的温度应力越大，可导致混凝土出现贯通裂纹。
　　1.3.1.3 温度递度。混凝土结构在太阳照射下，上表面温度较高，下表面温度较低，由于混凝土是热的不良导体，使得轨道板在沿高度方向上存在温度递度。这种温度递度可导致轨道板结构发生翘曲和纵向锚穴口至轨道板底面出现裂纹。
　　1.3.2 混凝土收缩裂纹：混凝土收缩的种类很多，其中包括干燥收缩、塑性收缩、自身收缩、碳化收缩等等。但是引起轨道板出现裂纹的主要是干燥收缩和塑性收缩。
　　1.3.2.1 干燥收缩。干燥收缩是指混凝土硬化后，在干燥或外界温度很高的环境下，混凝土内部水分不断向外散失又不能及时补充的情况下，引起混凝土由外向内的干燥收缩变形裂纹。
　　1.3.2.2 塑性收缩。塑性收缩是指混凝土浇注后处于塑性状态时，表面水分蒸发过快而产生的裂纹，这种裂纹多在板底面出现，长短宽窄不一、形状不规则。产生的原因主要是混凝土浇注完3小时左右表面没有及时覆盖，现场天气炎热、空气干燥导致混凝土表面水分蒸发过快造成混凝土产生积聚收缩，导致裂纹产生。
　　2 裂纹预控措施
　　2.1 凝土原材料。
　　2.1.1 为了降低水化热，要尽量采取早期水化热较低的水泥，主要是选择适宜的矿物组成和调整水泥的细度。降低孰料中C3A和C3S的含量，在施工中一般采用中热硅酸盐水泥和低热矿渣水泥；在不影响水泥活性的情况下，要尽量使水泥的细度适量增大，因为水泥的细度会影响水化热的放热速率。
　　2.1.2 尽量增大粗骨料的粒径，总表面积越小，混凝土收缩越低，采用多级配或连续级配，级配越好，孔隙率越小，对防止裂纹的产生有利。
　　2.2 改进施工工艺。
　　2.2.1 降低混凝土的出机温度和入模温度。在炎热的夏季要降低混凝土出机温度，首先要降低粗骨料的温度，在气温较高时，避免阳光直射骨料，必要时搅拌前对骨料采用冷水冲洗。此外，还应该尽量减少运输时间。
　　2.2.2 采用保温或者保湿措施，确保混凝土的降温速度。夏天天气炎热、干燥，为了保证混凝土中的水份不至于大量散失，在拆模到入水期间，均使用土工布覆盖，并在上面喷洒温水，在水养完成3天后，还需自然养护至第七天。冬天天气寒冷，混凝土灌注完后，立即覆盖篷布；脱模时，确定轨道板表面温度与环境温度之差满足不大于15℃的要求，必要时在模板四周生火炉以提高环境温度，脱模后，在轨道板上面覆盖土工布，并喷洒与轨道板板面相近温度的水以保证轨道板湿润。
　　3 效果检查
　　 在2009年11月，对大石桥轨道板场生产的轨道板裂纹情况进行调查统计（见表2），并与采取预控措施前的轨道板裂纹情况进行比较（见图4），有裂纹的轨道板数量明显下降，达到了预控目的，收到了良好质量的效果。
　　4 裂纹的处理办法[3]
　　 为提高已产生裂纹的轨道板的使用寿命，拟采取一系列措施对轨道板裂纹进行封闭处理，处理流程如下：
　　 裂纹检查→裂纹表面清理→封缝胶配制→粘贴注浆嘴→裂纹封闭→注浆胶配制→注浆（同时进行密封检查）→拆除注浆嘴→表面清理→板边封闭。
　　4.1 裂纹检查。检查混凝土结构裂纹情况，绘制裂纹分布图，并对宽度大于等于0.1mm的裂纹进行宽度、长度统计和编号。
　　据裂纹宽度确认注浆嘴粘贴位置，进行标识。连通裂纹注浆嘴间距应按表1设置：
　　4.2 裂纹表面清理。清除裂纹表面的灰尘、浮浆、松散层等污物，将裂纹两侧50mm擦拭干净并保持干燥，修整不平整部位。
　　4.3 封缝胶配制。应严格按照封缝胶出厂说明规定，并经试验检测满足性能指标后，确定配合比。配制过程应搅拌均匀，现配现用，以防凝固。
　　4.4 粘贴注浆嘴。采用配制好的封缝胶将注浆嘴四周涂抹均匀，然后平整按压到预留的注浆嘴位置上。涂胶时应掌握好用胶量，避免封缝胶把注浆孔堵死。
　　4.5 裂纹封闭。采用配制好的封缝胶封闭注浆嘴之间缝隙。封缝时，沿缝刮抹一道，刮抹层宽3～4cm，厚度不大于5mm，应刮严刮实，避免产生小孔和气泡，确保缝隙封死。封闭裂纹的工具可用灰刀等类似工具，宽度不宜大于30mm。
　　4.6 注浆胶配制。注浆胶配制应严格按注浆胶出厂说明规定，并经试验检测满足性能指标后，确定配合比。配制应称量准确，搅拌均匀。现用现配，防止凝固。对于活动裂纹注浆宜选用柔性注浆胶。
　　4.7 注浆。要求采用保压注浆工艺，保压时间不宜少于2h，注浆时应由低处往高处开始注浆。
　　4.8 拆除注浆嘴。注浆结束后，可用刨刀或类似扁平锋利工具剔除注浆嘴及封闭裂纹的材料。
　　4.9 表面清理。清理注浆部位，力求平整、光洁、美观。
　　4.10 轨道板板边封闭。通过在轨道板四周侧边和地面（靠侧面5cm宽）区域涂刷封闭漆，可有效防止水沁入轨道板边细小裂纹，对轨道板的抗冻性、耐久性有显著的提高。
　　5 结束语
　　 通过对轨道板裂纹产生的类型区分，分析轨道板形成裂纹的原因，找出了轨道板产生裂纹的要因，制定出合理的预防与控制措施，从原材料的选择、施工工艺的改进等多方面进行控制，尽可能防止裂纹的形成和减少裂纹的数量。同时对已产生的裂纹进行封闭处理，有效提高轨道板的抗冻性与耐久性，减少对无砟道床的维护，从而增大无砟轨道的使用寿命。
　　参考文献
　　1 铁道部.客运专线铁路CRTS-Ⅰ型板式无砟轨道混凝土轨道板暂行技术条件(科技基[2008]74号)[S].北京:中国铁道出版社,2008
　　2 铁道部.铁路混凝土结构耐久性修补及防护(TB/T3228-2010)) [S].北京:中国铁道出版社,2010
　　3 哈大公司.哈大客运专线CRTSⅠ型板式无砟轨道混凝土轨道板用封闭涂层暂行技术条件（修订版）（GCB10-082），2010.4

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