CN105568778A - 一种无砟轨道板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无砟轨道板及其制作方法，该无砟轨道板包括混凝土轨道板以及在混凝土轨道板底面均匀植入的一层粗骨料层。该无砟轨道板的制作方法包括如下步骤：1、混凝土轨道板的钢筋及混凝土浇筑施工；2、粗骨料的均匀撒布；3、粗骨料的碾压整平；4、混凝土轨道板的养护；5、轨道板的存放、运输及吊装。本发明采用板底植入粗骨料这种外凸式的粗糙度处理方法，增大轨道板底面与充填材料的接触面积，提高轨道板-充填层界面的粗骨料咬合作用，改善轨道板-充填层界面的粘结性能。无砟轨道板的制作方法机械化程度高，界面处理快速高效，设备能耗低，环境污染小，工程造价低，可广泛适用于高速铁路轨道板的标准化生产。

Description

一种无砟轨道板及其制作方法

技术领域

本发明属于高速铁路建造技术领域，具体涉及一种用于高速铁路轨道的无砟轨道板及其制作方法。

背景技术

板式无砟轨道结构是国内外高速铁路中普遍采用的一种轨道结构。高速铁路无砟轨道的轨道结构全寿命周期服役的安全可靠性至关重要。通常，板式无砟轨道结构自上而下依次由钢轨、扣件及垫板系统、轨道板、充填层、底座板及桥梁、路基或隧道等下部支承结构组成。

目前我国运营里程最长的是CRTSII型板式无砟轨道结构，根据中国铁路工程总公司的产业政策及中国高铁“走出去”战略，十三五期间国内新建的高速铁路及我国中标的国际工程高速铁路将普遍采用CRTSIII型板式无砟轨道结构。在CRTSII型板式无砟轨道结构中，轨道板与CA砂浆充填层之间界面的粘结性能，以及在CRTSIII型板式无砟轨道结构中的轨道板与自密实混凝土充填层之间界面的粘结性能，都是影响无砟轨道结构体系静力、动力性能及长期耐久性能的关键。根据目前国内外的相关理论和试验研究表明，轨道板底面粗糙度越大，CA砂浆或自密实混凝土充填层与轨道板粘结及咬合作用越大，轨道板与充填层协同工作性能越好。

传统的新老混凝土界面处理工艺主要包括拉毛、人工凿毛、高压水冲毛、喷砂法、气锤凿毛法、切槽法等。其中，拉毛及人工凿毛法施工技术简单且工程造价低，但效率不高易在老混凝土界面产生扰动，产生附加裂缝；

气锤凿毛法、切槽法等机械处理方法便于控制施工质量，适用于实际工程中的大面积混凝土粘结面的粗糙处理，但能耗高、噪声及环境污染大；高压水射法和喷砂法不损伤周围老混凝土的特性，通常认为能获得较高的粘结强度，但由于混凝土轨道板强度高，处理难度大，效率低。

为了改善轨道板与充填层界面的粘结性能，在CRTSII型轨道板生产过程，通常将在倒置浇筑的轨道板底面混凝土初凝后进行机械拉毛处理；在CRTSIII型轨道板中沿着轨道板轨下位置及横向板边设置门型钢筋，并在轨道板底面混凝土初凝后进行人工拉毛处理。上述方法能够在一定程度上改善界面的粘结性能，但是实际工程中由于轨道板与充填层材料不同、龄期不同，在荷载、温度等环境因素共同作用下轨道板与充填层界面往往容易出现离缝等早期病害，其效果并不理想。经分析后发现主要有两个原因：(1)采用拉毛等内凹式粗糙度处理方法，在轨道板下灌注充填材料过程中，浮浆及气泡容易在凹坑处聚集而不易排出，对界面的粘结产生了不利影响；(2)为了提高预制轨道板的工效，混凝土轨道板的流动性较大，倒置的轨道板成型过程中粗骨料下沉，在轨道板表面形成一层较厚的浮浆，采用拉毛处理后界面上仍然缺乏粗骨料的咬合作用；(3)采用拉毛、凿毛等粗糙度处理方法难以实现对界面粗糙度处理的量化控制。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对拉毛等内凹式粗糙度处理方法带来的浮浆及气泡聚集对轨道板-充填层界面的粘结产生的不利影响，提供一种在板底做外凸式粗糙度处理的无砟轨道板以及适用于该轨道板的标准化生产的制作方法。

本发明采用如下技术方案实现：

一种无砟轨道板，所述无砟轨道板1用于高速铁路轨道铺设，包括混凝土轨道板2和粗骨料层3，在混凝土轨道板2的底面均匀固定植入一层粗骨料，并且所有粗骨料均凸出外露于混凝土轨道板底面，形成粗糙的粗骨料层3。

进一步的，所述混凝土轨道板1为钢筋混凝土轨道板或预应力混凝土轨道板。

进一步的，所述粗骨料层3的粗骨料采用碎石或卵石，并在10-30mm的粒径范围内选取单一粒径级配。

进一步的，所述粗骨料层3的粗骨料植入混凝土轨道板2中的深度为最大粒径的1/2-2/3。

进一步的，所述粗骨料层3的粗骨料分布密度为30-300kg/m²。

本发明还包括一种上述无砟轨道板的制作方法，包括如下步骤：

第一步、混凝土轨道板的钢筋及混凝土浇筑施工；

第二步、粗骨料在混凝土轨道板底面进行均匀撒布；

第三步、粗骨料在混凝土轨道板底面进行碾压整平；

第四步、混凝土轨道板的养护；

第五步、轨道板的存放、运输及吊装。

进一步的，在所述第一步中，所述混凝土轨道板采用倒置浇筑。

进一步的，在所述第二步中，所述粗骨料撒布前需要进行清洗预湿，并达到表干状态。

进一步的，所述粗骨料的撒布及碾压整平在混凝土轨道板初凝前完成。

进一步的，在所述第二步中，采用石料撒布机将粗骨料均匀撒布到尚未初凝的混凝土轨道板底面上，通过调整撒布板导料槽的数量来控制粗骨料撒布的横向间距，通过调整石料撒布机的纵向行驶速度及撒布辊的转速来控制粗骨料撒布的纵向间距。

进一步的，在所述第三步中，采用电磁装置提升的整平板和电动控制的碾压辊轴对撒布后的粗骨料进行碾压整平，并通过调整设置在轨道板模板四周的整平板支承框架的高度，控制粗骨料植入混凝土轨道板中的深度。

本发明提出了在高速铁路无砟轨道板的板底植入一层碎石或卵石的粗骨料，形成了一种底面露石的无砟轨道板，在对无砟轨道板底部进行填充注浆后，大大改善轨道板-充填层界面粘结性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明采用板底植入碎石或卵石这种外凸式的粗糙度处理方法，能够克服拉毛等内凹式粗糙度处理方法带来的浮浆及气泡聚集对界面的粘结产生的不利影响，增大轨道板底面与充填材料的接触面积，提高轨道板-充填层界面的粗骨料咬合作用，采用石料撒布机控制粗骨料的撒布密度，采用碾压辊轴配合整平板控制粗骨料植入混凝土轨道板内的深度，实现了界面粗糙度处理的量化控制。并且通过该无砟轨道板的制作方法进行界面处理快速高效，机械化程度高，能耗低，污染小，工程造价低，可以广泛适用于高速铁路轨道板的标准化生产。

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

附图说明

图1为实施例中的底面露石的无砟轨道板横截面示意图。

图2为实施例中无砟轨道板的粗骨料均匀撒布示意图。

图3为实施例中无砟轨道板的粗骨料碾压整平示意图。

图中标号：1、无砟轨道板；2、混凝土轨道板；3、粗骨料层；4、石料撒布机；5、料斗；6、撒布板导料槽；7、撒布辊；8、轨道板模板；9、整平板；10、支承框架；11、碾压平台；12、电磁装置；13、碾压辊轴。

具体实施方式

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

实施例

如图1所示，图示中的无砟轨道板1包括混凝土轨道板2和粗骨料层3，混凝土轨道板2作为主体，在混凝土轨道板2的底面均匀固定植入一层粗骨料，并且所有粗骨料均凸出外露于混凝土轨道板底面，形成粗糙的粗骨料层3。

在本实施例中，底面露石的无砟轨道板是在轨道板倒置预制过程中，将一层碎石或卵石粗骨料均匀植入在混凝土轨道板2的表面，形成粗骨料层2，粗骨料层2采用碎石或卵石粗骨料，并且在粒径为10-30mm内选取单一粒径级配；碎石或卵石粗骨料的撒布密度为30-300kg/m²；碎石或卵石粗骨料植入在混凝土轨道板2中的深度为粗骨料最大粒径的1/2-2/3。采用这种方法制备的一种底面露石的无砟轨道板，增大安装后轨道板与充填层的接触面积，提高界面的骨料咬合作用，改善轨道板与充填层的界面粘结性能。

制作图1中的无砟轨道板主要包括以下几个步骤：

(1)混凝土轨道板的钢筋及混凝土浇筑施工。

首先按照设计要求进行钢筋下料、加工、绑扎，形成轨道板的钢筋骨架，再将钢筋骨架吊入图2和图3中所示的轨道板模板8中，根据需要完成预应力钢筋的布置及张拉，然后按照设计要求配制混凝土轨道板，按照标准程序完成混凝土轨道板2的浇筑；

(2)粗骨料在混凝土轨道板底面进行均匀撒布。

选取粒径为10-20mm范围内单一粒径级配的碎石或卵石作为粗骨料，预先对粗骨料进行清洗预湿。在混凝土轨道板浇筑完成30分钟后混凝土表面具有一定的粘度后，撒入的粗骨料不会自由下沉时，如图2所示，采用石料撒布机4以30-300kg/m²的密度将达到表干状态的粗骨料均匀撒布到尚未初凝的混凝土轨道板2的表面上。石料撒布机4的料斗5宽度与混凝土轨道板同宽或略小于轨道板宽度，料斗5内部设置撒布辊7，料斗5底部连通若干并排布置的撒布板导料槽6，石料撒布机4整体沿混凝土轨道板的纵向方向移动，通过调整撒布板导料槽6数量及间距控制粗骨料撒布的横向间距，通过调整撒布机的纵向行驶速度及撒布辊7的转速控制粗骨料撒布的纵向间距。

(3)粗骨料在混凝土轨道板底面进行碾压整平。

如图3所示，在轨道板模板8的四周设置对应尺寸的支承框架10，然后将整平板9搭放在混凝土轨道板2表面的粗骨料层上，通过调整支承框架10的厚度，控制整平板9底面距离混凝土轨道板2表面的高度为粗骨料最大粒径的1/3-1/2。整平板9由移动的碾压设备输送，启动碾压设备行驶至轨道板正上方，关闭安装在碾压平台11上的电磁装置12将整平板9放置在均匀撒布的粗骨料上，启动碾压设备的碾压辊轴13，使其匀速在整平板9上碾压一遍，通过整平板使粗骨料碾压植入混凝土轨道板2中，并使整平板9周边全部由支承框架支承接触，保证粗骨料植入混凝土轨道板的深度达到粗骨料最大粒径的1/2-2/3。启动电磁装置12，通过电磁力将整平板9整体吸附提升，然后驱动碾压设备行驶移动至下一块板上方进行碾压整平。轨道板底面设置门型筋时，可在整平板上门型筋相应位置开槽。

(4)混凝土轨道板的养护。

采用标准的养护程序对轨道板进行采用蒸气养护，控制养护温度及升温降温的速率。轨道板强度达到设计要求后方可利用其预埋的起吊装置进行脱模，轨道板侧立状态下清理轨道板表面松动的粗骨料，然后根据设计要求进行常温养护或进入标准的养护池进行水养。

(5)轨道板的存放、运输及吊装。

将养护达到设计要求的轨道板成品按型号、批次依次侧立存放，并采取防止倾覆的措施。待轨道板达到设计要求的龄期后，方可采用轨道板运输车将轨道板运输到施工现场，进行轨道板吊装、粗调和精调。

(6)充填层的灌注。

充填层施工前，采用喷雾装置对轨道板板底进行预湿。安装充填层的侧模板，根据需要安装压顶装置以防止CA砂浆或自密实混凝土材料灌注过程中轨道板的上浮。然后采用标准程序进行轨道板板下充填层的灌注施工和养护。

本发明的底面露石的无砟轨道板制作简单，能够大大改善高速铁路无砟轨道板-充填层界面的粘结性能，实现了界面粗糙度处理的量化控制。界面处理快速高效，机械化程度高，能耗低，污染小，工程造价低，广泛适用于高速铁路轨道板的标准化生产，具有广阔的市场前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无砟轨道板，其特征在于：所述无砟轨道板(1)用于高速铁路轨道铺设，包括混凝土轨道板(2)和粗骨料层(3)，在混凝土轨道板(2)的底面均匀固定植入一层粗骨料，并且所有粗骨料均凸出外露于混凝土轨道板底面，形成粗糙的粗骨料层(3)。

2.根据权利要求1所述的一种无砟轨道板，所述混凝土轨道板(1)为钢筋混凝土轨道板或预应力混凝土轨道板。

3.根据权利要求2所述的一种无砟轨道板，所述粗骨料层(3)的粗骨料采用碎石或卵石，并在10-30mm的粒径范围内选取单一粒径级配。

4.根据权利要求3所述的一种无砟轨道板，所述粗骨料层(3)的粗骨料植入混凝土轨道板(2)中的深度为最大粒径的1/2-2/3。

5.根据权利要求4所述的一种无砟轨道板，所述粗骨料层(3)的粗骨料分布密度为30-300kg/m²。

6.一种权利要求1-5中的无砟轨道板的制作方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步、混凝土轨道板的钢筋及混凝土浇筑施工；

第二步、粗骨料在混凝土轨道板底面进行均匀撒布；

第三步、粗骨料在混凝土轨道板底面进行碾压整平；

第四步、混凝土轨道板的养护；

第五步、轨道板的存放、运输及吊装。

7.根据权利要求6所述的一种无砟轨道板的制作方法，所述第一步中，所述混凝土轨道板采用倒置浇筑。

8.根据权利要求6所述的一种无砟轨道板的制作方法，所述第二步中，所述粗骨料撒布前需要进行清洗预湿，并达到表干状态，所述粗骨料的撒布及碾压整平在混凝土轨道板初凝前完成。

9.根据权利要求6所述的一种无砟轨道板的制作方法，所述第二步中，采用石料撒布机将粗骨料均匀撒布到尚未初凝的混凝土轨道板底面上，通过调整撒布板导料槽的数量来控制粗骨料撒布的横向间距，通过调整石料撒布机的纵向行驶速度及撒布辊的转速来控制粗骨料撒布的纵向间距。

10.根据权利要求6所述的一种无砟轨道板的制作方法，所述第三步中，采用电磁装置提升的整平板和电动控制的碾压辊轴对撒布后的粗骨料进行碾压整平，并通过调整设置在轨道板模板四周的整平板支承框架的高度，控制粗骨料植入混凝土轨道板中的深度。