CN110593017A - 一种严寒地区高铁岔区道床混凝土开裂及粉化控制技术 - Google Patents

Abstract

本发明属于铁道建筑施工技术领域，具体涉及一种严寒地区高铁岔区道床混凝土开裂及粉化控制技术，主要解决严寒地区岔区现浇混凝土频繁开裂及冻融粉化等问题。本发明重点从混凝土制备、运输、浇筑、振捣、养护、松卸扣件等方面进行优化和控制，可极大程度解决目前高速铁路建设过程中岔区道床混凝土常出现的开裂及剥落粉化问题，为后续列车的运行提供安全、经济、快速保障。本发明能够显著提升混凝土的抗冻融循环破坏、抗开裂和抗剥落粉化能力，有效保证岔区无砟轨道道床混凝土的长期耐久性能，且具有工艺简单、操作方便、易于施工的特点，适用于高速铁路岔区无砟轨道道床混凝土及相似的薄层平板现浇混凝土结构。

Description

一种严寒地区高铁岔区道床混凝土开裂及粉化控制技术

技术领域

本发明属于铁道建筑施工技术领域，具体涉及一种严寒地区高铁岔区道床混凝土开裂及粉化控制技术。

背景技术

随着我国中长期铁路网规划的提出以及“八纵八横”高铁建设的大规模开展，无砟轨道已成为最主要的轨道结构形式。岔区无砟轨道结构具有线型复杂、轨道截面宽度大、零部件多、荷载受力大等特点，目前高铁线路岔区普遍采用长枕埋入式及两端双块式过渡区的整体现浇道床结构形式。已建及在建线路中普遍存在岔区现浇道床混凝土开裂的情况，同时在东北、西北等严寒地区还存在道床混凝土冻胀剥落粉化的问题，为运营安全及维修带来了不便。

岔区道床混凝土一旦出现大面积开裂、剥落粉化等劣化问题，对行车安全和岔区结构整体稳定性的威胁是巨大的。雨、雪等可通过裂缝进入混凝土内部致使道床混凝土发生钢筋锈蚀、膨胀，造成道床混凝土的失效破坏；同时岔区由于结构形式复杂，存在转辙机等诸多造价昂贵的设备，对无砟轨道的整体稳定性要求更高，岔区道床混凝土一旦发生大面积劣化，修复处理相当困难，费用极高且列车长时间无法正常运行，同时基于经济性和安全性等多种因素，现有的岔区道床混凝土裂缝及剥落粉化控制技术不能满足施工要求。

现行的岔区道床混凝土施工技术，普遍采用泵送方式完成混凝土浇筑，混凝土胶材用量多，早期开裂敏感性大、加之坍落度往往超过工作性要求，振捣后表面极易形成浮浆层；同时仅进行2-3次抹面，且洒水润面、收面时间不当等情况时有发生，传统的土工布洒水养护方式往往流于形式，难以有效保证养护时间和效果。

因此，为保证高速铁路岔区无砟轨道的正常服役性能，首先需要通过优化道床混凝土配合比设计，制备出具有高抗裂和高抗冻害的道床混凝土，然后通过优化各施工环节控制，采用部分机械化装备，避免人为因素导致的混凝土劣化问题，最终解决严寒地区道床混凝土开裂和剥落粉化对混凝土结构安全性的影响。

申请号CN201410360323.6的中国专利，公开了一种双块式无砟轨道道床板裂缝控制方法，其主要通过优化道床混凝土施工各环节控制，采用分布浇筑、二次振捣、养护液喷涂等技术来提高双块式道床混凝土的抗裂性，但此专利中未从混凝土配制方面提出裂缝控制技术，同时所提出的施工技术均是在现有人工操作的基础上予以完善，尚未提出机械化施工的思路。

申请号CN201510110008.8的中国专利，公开了一种CRTS I型双块式无砟轨道道床板混凝土优化方法，其主要是针对新建兰新第二双线存在的大风沙、大温差、高海拔、强光照的恶劣环境，从混凝土原材料质量和配合比设计参数角度进行优化，以达到保证混凝土强度、改善工作性能、提高耐久性能的目的，但此专利只重点介绍混凝土的制备环节，而在双块式道床混凝土施工技术方面，并未做出较多创新改进，同时也未提出机械化施工的思路。

发明内容

本发明目的在于提供一种严寒地区高速铁路岔区无砟轨道道床混凝土开裂及剥落粉化控制技术，解决当前施工过程中及建成一段时间后岔区道床混凝土频繁开裂和剥落粉化的问题，为列车的运行提供安全、经济、快速保障。本发明具有工艺简便、效果显著、易于施工的特点，可有效提高岔区现浇道床混凝土的质量。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

1)混凝土制备

配合比按照“三低一高”(低胶凝材料用量、低用水量、低坍落度和高含气量)的技术理念进行设计，控制指标为：胶凝材料用量不超过380kg/m³，用水量不超过145kg/m³，单方浆体用量不超过0.35m³，含气量为6～8％，坍落度不超过100mm，具体配合比应根据现场原材料进行确定；同时建议内掺占胶凝材料总量5％～20％的粉体抗裂剂，并采用具备不少于2h工作性保持能力的聚羧酸系减水剂以及高效引气剂，强制搅拌3-4min。

2)混凝土运输

采用内部洁净、无残余混凝土挂壁的普通混凝土罐车或全封闭式混凝土罐车进行运输，主要解决低坍落度混凝土进出料困难、混凝土倒运效率慢等问题。

3)混凝土浇筑

采用斗送或泵送方式进行混凝土浇筑，泵送方式施工时更需严格控制混凝土状态，防止出现堵管、爆管情况；按照“己”字形顺序进行布料，严禁出现一点浇筑，振捣棒赶料等不规范操作情况。

4)混凝土振捣

采用高频振捣排架进行混凝土快速振捣，同时人工手持常规50#插入式振捣棒进行二次补振，重点是轨枕四周及下方、侧模附近等位置，振捣标准以混凝土不再下沉、表面无气泡继续逸出、略有浮浆振出可满足抹面要求为度。

5)混凝土抹面

采用顶面标高控制工装来监控道床混凝土标高，然后开始抹面作业。抹面分木抹和钢抹两道工序，每道工序2～3遍，木抹的主要作用是：(1)压砂、(2)粗平提浆、(3)对表面进行初步压实，每遍木抹之间应间隔3-5m距离；木抹作业完成后，即可进行第一遍钢抹作业，铁抹的主要作用是：(1)抹面、(2)压实收面，抹面过程中不追求“溜光面”，大面平整且符合相关高程尺寸要求即可，严禁出现洒水润面等不规范操作情况。

6)养护剂喷涂

抹面作业完成且表面尺寸和质量检查合格后，用手指轻按不粘手时，采用喷雾器喷洒养护剂，对于钢轨、横向支撑下方用辊轮涂刷；养护剂用量建议为3～4m²/kg，脱模后侧面混凝土立即喷洒养护剂，待养护剂成膜后即采用“两布一膜”的方式进行养护。

7)松扣件及竖向支撑螺杆调节器

待混凝土初凝后，松动竖向精调螺栓1/4-1/2圈，解开夹板螺栓，松开转辙器、辙叉心和护轮轨枕木连接螺栓、导曲线钢轨和基本轨扣件螺栓，释放钢轨温度应力，以防止钢轨与混凝土的温差变形不一致而造成混凝土开裂。

有益效果：本发明提供一种严寒地区高速铁路岔区无砟轨道道床混凝土开裂及剥落粉化控制技术，通过优化混凝土中胶凝材料用量、用水量、浆体体积量等配合比参数，提出合理的坍落度、含气量等工作性控制指标，同时辅助以掺量5～20％的粉体抗裂剂，有效提升混凝土自身的抗裂性能，进而制备出兼具工作性能、力学性能和耐久性能的岔区道床混凝土；通过加强混凝土各施工环节的质量控制，同时采用新型振捣设备及“零暴露期”养护制度，可实现低坍落度混凝土现场快速施工，提升无砟轨道机械化作业程度并有效保证养护质量。本发明所提出的混凝土生产工艺简单、原材料成本较低、机械设备简便易行，混凝土具有抗裂性能优异、抗冻融循环能力强的特点，经工程实践表明，采用本发明可有效减少严寒地区高速铁路岔区无砟轨道道床混凝土频繁开裂及剥落粉化的情况，具有显著的社会经济效益。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述：

图1为本发明中提到的岔区道床混凝土常出现的开裂及剥落粉化等劣化形式示意图。图中①代表八字角裂缝、②代表横向贯通裂缝、③代表无规则龟裂缝。

图2为本发明中提到的岔区道床混凝土的“己”字形浇筑路线示意图。图中黑色圆点代表浇筑点，红色虚线箭头代表浇筑顺序。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案做进一步的具体说明，这些实施实例仅限于解释说明本发明，而不限制本发明的范围。

实施例1：

本实施例所述的严寒地区高速铁路岔区无砟轨道高抗裂及高抗冻道床混凝土的配方如下：以单方混凝土中原材料质量计，胶凝材料组分330kg，抗裂材料组分20kg，抗冻组分5.25kg，骨料1832kg，水133kg。

所述胶凝材料组分为普通硅酸盐水泥210kg，粉煤灰60kg，矿渣粉60kg；所述抗裂材料组分为粉体抗裂剂20kg，掺量约为6％；所述抗冻组分为引气减水剂5.25kg；所述骨料为细度模数2.7的河砂685kg，5-10mm及10-20mm的级配碎石各464kg和683kg。

本实施例所述的严寒地区高速铁路岔区无砟轨道高抗裂及高抗冻道床混凝土的生产工艺为：向混凝土搅拌机中加入经过准确称量的骨料、胶凝材料组分、抗裂材料组分，强制搅拌 30s，再在混合物中加入经过准确称量的水和抗冻组分，强制搅拌3～4min。

本实施例所述的严寒地区高速铁路岔区无砟轨道高抗裂及高抗冻道床混凝土的施工工艺为：采用内部洁净、无残余混凝土挂壁的普通混凝土罐车进行运输；采用斗送方式进行混凝土浇筑，并按照“己”字形顺序进行布料；采用高频振捣排架进行混凝土快速振捣，同时人工手持常规50#插入式振捣棒进行二次补振，保证混凝土不漏振、不过振；采用顶面标高控制工装来监控道床混凝土标高，然后开始抹面作业；抹面作业完成且表面尺寸和质量检查合格后，用手指轻按不粘手时，采用喷雾器喷洒养护剂，待养护剂成膜后即采用“两布一膜”的方式进行养护。

实施例2：

本实施例所述的严寒地区高速铁路岔区无砟轨道高抗裂及高抗冻道床混凝土的配方如下：以单方混凝土中原材料质量计，胶凝材料组分349kg，抗裂材料组分31kg，抗冻组分5.70kg，骨料1832kg，水140kg。

所述胶凝材料组分为普通硅酸盐水泥270kg，粉煤灰79kg；所述抗裂材料组分为粉体抗裂剂31kg，掺量约为8％；所述抗冻组分为引气减水剂5.70kg；所述骨料为细度模数2.6的河砂696kg，5-10mm及10-20mm的级配碎石各341kg和795kg。

本实施例所述的严寒地区高速铁路岔区无砟轨道高抗裂及高抗冻道床混凝土的生产工艺为：向混凝土搅拌机中加入经过准确称量的骨料、胶凝材料组分、抗裂材料组分组分，强制搅拌30s，再在混合物中加入经过准确称量的水和抗冻组分，强制搅拌3～4min。

本实施例所述的严寒地区高速铁路岔区无砟轨道高抗裂及高抗冻道床混凝土的施工工艺为：采用内部洁净、无残余混凝土挂壁的全封闭式混凝土罐车进行运输；根据现场施工场地条件，采用泵送方式进行混凝土浇筑，并按照“己”字形顺序进行布料；采用高频振捣排架进行混凝土快速振捣，同时人工手持常规50#插入式振捣棒进行二次补振，保证混凝土不漏振、不过振；采用顶面标高控制工装来监控道床混凝土标高，然后开始抹面作业；抹面作业完成且表面尺寸和质量检查合格后，用手指轻按不粘手时，采用喷雾器喷洒养护剂，待养护剂成膜后即采用“两布一膜”的方式进行养护。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种严寒地区高铁岔区道床混凝土开裂及粉化控制技术，按步骤分解，其特征在于：

混凝土制备

配合比按照“三低一高”(低胶凝材料用量、低用水量、低坍落度和高含气量)的技术理念进行设计，控制参数指标为：胶凝材料用量不超过380kg/m³，用水量不超过145kg/m³，含气量为6～8％，坍落度不超过100mm，具体配合比应根据现场原材料进行确定；同时内掺占胶凝材料总量5％～20％的粉体抗裂剂，并采用具备不少于2h工作性保持能力的聚羧酸系减水剂以及高效引气剂，强制搅拌3～4min。

混凝土运输

采用内部洁净、无残余混凝土挂壁的普通混凝土罐车或全封闭式混凝土罐车进行运输，主要解决低坍落度混凝土进、出料困难所导致的混凝土倒运效率慢等问题。

混凝土浇筑

采用斗送或泵送方式进行混凝土浇筑，泵送方式施工时更需严格控制混凝土状态，防止出现堵管、爆管情况；按照“己”字形顺序进行布料，严禁出现一点浇筑，振捣棒赶料等不规范操作情况。

混凝土振捣

采用高频振捣排架进行混凝土快速振捣，同时人工手持常规50#插入式振捣棒进行二次补振，重点是轨枕四周及下方、侧模附近等位置，振捣标准以混凝土不再下沉、表面无气泡继续逸出、略有浮浆振出可满足抹面要求为度。

混凝土抹面

采用顶面标高控制工装来监控道床混凝土标高，然后开始抹面作业。抹面分木抹和钢抹两道工序，每道工序2～3遍，木抹的主要作用是：(1)压砂、(2)粗平提浆、(3)对表面进行初步压实，每遍木抹之间应间隔3-5m距离；木抹作业完成后，即可进行第一遍钢抹作业，铁抹的主要作用是：(1)抹面、(2)压实收面，抹面过程中不追求“溜光面”，大面平整且符合相关高程尺寸要求即可，严禁出现洒水润面等不规范操作情况。

养护剂喷涂

抹面作业完成且表面尺寸和质量检查合格后，用手指轻按不粘手时，采用喷雾器喷洒养护剂，对于钢轨、横向支撑下方用辊轮涂刷；养护剂用量建议为3～4m²/kg，脱模后侧面混凝土立即喷洒养护剂，待养护剂成膜后即采用“两布一膜”的方式进行养护。

松扣件及竖向支撑螺杆调节器

待混凝土初凝后，松动竖向精调螺栓1/4-1/2圈，解开夹板螺栓，松开转辙器、辙叉心和护轮轨枕木连接螺栓、导曲线钢轨和基本轨扣件螺栓，释放钢轨温度应力，以防止钢轨与混凝土的温差变形不一致而造成混凝土开裂。