CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道道床板混凝土开裂原因分析及防治措施

| 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application2019年第6期

CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土开裂原因分析及防治措施

杨文

（中铁十一局集团第一工程有限公司，湖北󰀃襄阳󰀃441000）

摘 要：从无砟轨道的施工情况入手，分析无砟CRTSⅠ轨道道床板混凝土开裂的原因及裂缝的存在形式，从道床板混凝土配合比前期选配、原材料选择、现场施工及加强养护等环节提出减少道床板混凝土开裂的方法。关键词：双块式无砟轨道；裂缝；防治措施中图分类号：U213.3+4󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃新建的武汉至十堰铁路无砟轨道采用CRTSⅠ型双块式的结构形式，管段双线总长33km，施工线路长，且施工时正处于夏季，天气炎热，混凝土失水快，容易导致混凝土开裂，尤其是路基段落采用通长连续的结构，混凝土的收缩应力、工具轨变形产生的应力更大，更容易使混凝土产生裂缝。在施工过程中，现场也存在不同形式的开裂情况。本文对裂缝的产生原因进行分析，从混凝土生产的各个环节提出减少混凝土开裂的具体措施。

1 CRTSⅠ型双块式道床板混凝土裂缝的存在形式

1.1 CRTSCRTSⅠ型双块式无砟轨道结构形式

Ⅰ型双块式无砟轨道按照具体施工的部位不同，可分为路基型和桥梁型（因管段内无隧道，本文未包含隧道内的型式），路基型外观为整体连续结构，不同日期施工的段落由销钉和预埋钢筋进行连接，一段路基内的无砟轨道为通长连续的形式。桥梁型无砟轨道为分块式设置。

1.2 无砟轨道的开裂形式

路基型无砟轨道为连续式设置，胶凝材料在硬化和水化过程中产生的收缩累计效应较大，当收缩产生的应力超过当时混凝土的抗拉强度的时候就会造成开裂，而且这种开裂呈现一定的规律性。因桥梁型无砟轨道为分块式结构，相对于路基型来说累计的收缩较少，无砟轨道开裂的主要部位可见图1。

图1 无砟轨道主要的开裂部位

2 裂缝产生的原因

混凝土产生裂缝的原因有多种，CRTSⅠ型双块式道床板因其工艺的特殊性，开裂的原因可以分为以下几种：2.1 温度

裂缝主要是混凝土水化产生热量导致的，因混凝土散热性差，表面的温度变化与芯部的不一致，形成内外温差。温差的形成与胶凝材料水化热的大小和外界气温变化有显著关系。

作者简介：杨文(1988—)，男，本科，研究方向：高速铁路施工。

󰀃󰀃文章编号：2096-2789（2019）06-0076-02

2.2 混凝土收缩

混凝土收缩的类型较多，其中引起混凝土开裂的主

要因素是干燥收缩和塑性收缩。

（1）干燥收缩。干燥收缩是指混凝土在养护停止后，在不饱和的空气中失去内部的毛细水、胶凝水和吸附水而发生长度或者体积的减少，是一种不可逆收缩。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。这个与混凝土的单方用水量和混凝土入模时的坍落度有很大关系。

（2）塑性收缩。塑性收缩是道床板混凝土产生早期裂纹的主要原因。道床板浇筑后较长时间内处于塑性阶段，且空气接触面大，高温大风等导致表层混凝土变硬收缩，当其强度不足以抵抗收缩所产生的拉应力时就会开裂。2.3 应力释放不及时

工具轨在混凝土初凝后就要开始进行应力释放，因为轨枕一般都在夜晚精调固定，而晚上温度较白天低，白天温度高，如果应力释放不及时，工具轨在高温下会产生热涨变形，带动轨枕轻微位移，造成新浇筑的混凝土开裂。

2.4 新老混凝土粘结不良

因轨枕为提前预制而成，且表面光滑，新浇筑的混凝土与轨枕的粘结本身就比较弱，当混凝土收缩超过粘结力就会产生裂缝。这是无砟轨道道床板产生裂缝的最主要原因。

2.5 混凝土拌合物性能不良

混凝土的拌合物性能对道床板产生裂缝也会有很大的影响。混凝土坍落度过大，单方用水量过大，不仅会导致很多干缩裂缝，而且在浇筑振捣的时候容易导致离析，面层存在浮浆层，在塑性阶段失水过大，产生开裂。2.6 混凝土凝结时间不合适

混凝土凝结时间对裂缝的产生也会有一定影响。如果混凝土凝结时间过短，不利于现场施工；如果过长，就会使混凝土长期处于塑性阶段。白天气温升高以后，表层长时间失水稠化硬化，但是内部混凝土却处于塑性阶段，内外硬化不一致，表面收缩大，从而产生裂缝。2.7 工序不合理

在道床板施工时要做好前期策划，支承层施工完成最少1个月后才能进行道床板施工，从而避免上下层胶材差异大导致收缩不一致造成裂缝。2.8 反射裂缝

因道床板为上部结构，其下部有底座板或者支承层，底座板或者支承层上的裂缝在道床板浇筑后反应出来，因此在道床板浇筑前一定要将支承层或者底座板的裂缝处理完毕。

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3 减少裂缝的防治措施3.1 合理的施工组织施工组织要合理，支承层施工完成后1个月才能进行无砟轨道施工。3.2 优选原材料水泥选取水化热低的水泥；粉煤灰尽可能选取一级灰；砂碎石的含泥量要少；减水剂的减水率要高，且保坍性要好，与胶凝材料之间应具备良好的相容性；适量掺加引气剂，提高混凝土含气量。3.3 配合比选取

配合比的选取遵循“三低一高”的原则，即低胶凝材料、低水胶比、低坍落度及高含气量。胶凝材料不宜超过400kg/m3，水胶比不应大于0.40，混凝土入模坍落度不宜超过140mm，混凝土入模含气量不宜小于4%。3.4 试验段验证

配合比确定后，应进行场外试验，不仅可以熟悉各工序的衔接配合，还可以对不同厂家的胶凝材料进行对比，选取实体开裂较少的胶凝材料作为正式施工时用的材料。

3.5 加强工序验收

加强各工序的验收，道床板施工前应对支承层的所有裂缝进行处理，处理完成才能开始道床板施工；布枕前要对轨枕进行清理检查，有损坏的轨枕不能用于施工，同时轨枕表面一定要清洗干净；在浇筑道床板混凝土之前一定要对底座板、支承层和轨枕面进行充分润湿，以此增加新老混凝土之间的粘结力。3.6 现场混凝土质量控制

混凝土拌合物的性能要满足现场的施工生产需求，入模前要对混凝土的坍落度、含气量及温度进行测量，当指标满足要求时才能用于浇筑。当混凝土温度高于30℃时要采取拌合水加冰块的形式进行降温，一定要使混凝土入模温度不超过30℃。3.7 浇筑过程控制

（1）布料及振捣。道床板混凝土因入模时坍落度较低，混凝土流动性相较于别的部位的混凝土要小得多，因此不能在一处集中布料。长时间振捣产生浮浆，浮浆聚集于轨枕底部和轨枕外侧，容易使轨枕底混凝土强度不足或者轨枕外侧形成八字开裂纹。

按照图2所示，布料时应“之”字形来回布料，使混凝土较为均匀地布置，然后用Φ50的振捣棒初振，再用Φ30振捣棒将轨枕底等钢筋密集部位重复振捣一遍，保证道床板轨枕底部振捣密实，且混凝土表面没有浮浆。

（2）增加网片。CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板

轨枕处外侧“八字纹”是无砟轨道开裂的常见形式，为了缓解开裂的趋势，可以在浇筑道床板的时候在轨枕角的位置埋入15cm×10cm的钢丝网片，网片要有一定的刚度。这种措施可以大大减少早期“八字纹”的形成。

（3）扣件清理。 道床板污染的扣件在清理时严禁使用水洗，应使用毛刷和抹布进行清理，若使用水清理，难免会有水流到混凝土表面，而且容易在轨枕周边聚集，自由水沿着轨枕面下渗，不利于新老混凝土的粘结，容易在混凝土收缩大的时候导致轨枕周边形成裂缝。

（4）收面效果。收面时严禁洒水收面，应使用木抹搓浆、铁抹精平，同时做好对平整度及坡度的控制。3.8 应力释放

施工现场可采用“钢球法”进行控制，即在试验室将2kg 的钢球置于刚刚初凝的混凝土表面20s，然后测量钢球的压痕直径，当施工现场钢球压痕直径不大于试验室测出的压痕直径时，就可以进行应力释放。3.9 加强养护

混凝土浇筑完后1h内要对混凝土进行覆盖（此时土工布不能贴在混凝土表面，应盖在轨排架上），不仅可以减少表面水分的散失，还能减缓轨排的升温情况。混凝土硬化以后及时洒水覆盖，采用“一布一膜”的方式，并在四周用沙袋压实，防止有大风吹起土工布或者薄膜，养护周期不应低于14d。

4 结束语

因路基型无砟轨道独有的连续结构形式，要彻底消除无砟轨道裂缝将是一项长期的研究课题。但是施工现场可以通过采取一系列措施来减少裂缝的生成。本文从无砟轨道裂缝产生的部位入手，分析原因，在施工生产的各个环节提出防治的措施。

裂缝的生成只是一个结果，造成这个结果的原因有很多种，只有各个环节都不松懈，加强各个工序的检查，才能从根本上减少裂缝的产生。

参考文献：

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究,2018(14):68-69.

图2 道床板混凝土浇筑时布料及振捣布置图