淺析混凝土軌枕病害防治方法的探索

馮漢卿

【摘 要】論文對混凝土的軌枕裂紋、破損現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，提出了系統(tǒng)的病害預(yù)防措施和整治方法，特別是侯馬北工務(wù)段和中鐵潤海共同研究試用的新材料工藝對混凝土軌枕壽命的延長和使用養(yǎng)護(hù)具有很好的指導(dǎo)意義。

【Abstract】 In this paper， the damage situation， the sleeper crack of concrete are analyzed， paper puts forward the preventive measures and treatment methods of system diseases， especially the new materials technology has guiding significance for extending the life and using and maintenance of concrete sleeper， this new materials technology has researched by north Houma railway section and China railway runhai company.

【關(guān)鍵詞】混凝土；軌枕；病害；預(yù)防；整治

【Keywords】concrete； sleeper； disease； prevention ；treatment

【中圖分類號】U416 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0194-03

1 引言

混凝土軌枕廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代鐵路，是鐵路線路設(shè)備的主要組成部分和重要基礎(chǔ)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)和功能完整對確保鐵路線路設(shè)備提升和行車安全十分重要。破損及裂縫病害時有出現(xiàn)，嚴(yán)重影響到軌枕結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命。目前對混凝土裂紋、傷損病害的處置方法主要是人工組織更換和修補(bǔ)作業(yè)，針對既有修補(bǔ)技術(shù)存在的缺點(diǎn)，創(chuàng)新性地提出了新的修補(bǔ)工藝，經(jīng)現(xiàn)場試用效果良好。

2 混凝土軌枕病害類型及防治

在制作過程中產(chǎn)生的裂紋包括：干縮裂紋、塑性收縮裂紋、沉陷裂縫、溫度裂縫[1]。預(yù)防措施主要是從原材料控制、配合比設(shè)計(jì)優(yōu)化，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)、生產(chǎn)管理的強(qiáng)化和操作工藝的嚴(yán)化等方面入手。一是優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)，合理選材，盡量減少水泥用量，嚴(yán)格控制水灰比；二是采用二次抹壓技術(shù)；三是加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)（多澆水）；四是合理安排澆注時間，有意識地調(diào)控澆注溫度；五是摻膨脹劑，從而達(dá)到減少或避免混凝土開裂的目的；六是采用承臺預(yù)埋水管注入冷卻強(qiáng)制降溫；七是采用合理的攪拌、澆注工藝。

在結(jié)構(gòu)未達(dá)到要求的強(qiáng)度下，外部荷載過大導(dǎo)致的軌枕裂縫。裝卸作業(yè)、行車事故及大機(jī)搗固施工不當(dāng)導(dǎo)致的混凝土軌枕損壞。通過常規(guī)手段和針對性預(yù)防措施，能夠有效降低混凝土軌枕病害發(fā)生頻率。如何解決混凝土軌枕在運(yùn)輸和使用過程中發(fā)生的損害，是混凝土軌枕使用過程中面臨的又一道難題，目前對線上傷損混凝土軌枕的整治一是組織人工更換傷損混凝土軌枕；二是采用修補(bǔ)材料對傷損部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能修復(fù)。兩種方法均有優(yōu)缺點(diǎn)，具體分析如下：

①人工更換作業(yè)。

優(yōu)點(diǎn)：能夠一次性徹底解決線上傷損混凝土軌枕的問題，實(shí)施效果好。

缺點(diǎn)：需投入的運(yùn)輸和人工成本過大?；炷淋壵硎求w積大、質(zhì)量大的剛性物體，搬運(yùn)難度大，更換作業(yè)組織難度大、人身安全風(fēng)險(xiǎn)較大。

②修補(bǔ)作業(yè)。

優(yōu)點(diǎn)：使用材料和機(jī)具輕便，作業(yè)組織簡單，一次投入成本低。

缺點(diǎn)：目前普遍采用的修復(fù)方法主要有兩種，但都存在缺點(diǎn)。

a環(huán)氧樹脂類修補(bǔ)材料。該材料修復(fù)作業(yè)對應(yīng)用的條件和溫度限制較多，對修補(bǔ)部位的清潔度要求高、不能有水且一般為雙組分配方使用不便捷，對施工人員的技術(shù)與熟練度要求較高。而且環(huán)氧類材料含VOC，揮發(fā)后對環(huán)境造成不利影響，也威脅施工人員的身體健康。強(qiáng)度和耐老化度也較差，需要反復(fù)修補(bǔ)，大大增加人力、物力的消耗。

b水泥基修復(fù)材料。該材料修復(fù)作業(yè)存在強(qiáng)度低、施工性差的缺陷，尤其是凝結(jié)時間長，硬化慢的缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著其在施工時間十分有限的混凝土軌枕修復(fù)方面的應(yīng)用。

3 新型修補(bǔ)修復(fù)軌枕材料工藝

為更好地解決傷損混凝土軌枕的修補(bǔ)問題，結(jié)合路內(nèi)現(xiàn)狀，對引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)的修補(bǔ)劑加以改進(jìn)，解決了現(xiàn)有修補(bǔ)手段的缺陷，為混凝土軌枕及結(jié)構(gòu)病害的整治提供了有效快捷、簡單的修補(bǔ)方法。研發(fā)的修補(bǔ)劑由無機(jī)和有機(jī)材料復(fù)合而成，具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、微膨脹、環(huán)保的特點(diǎn)。加水拌和即可使用，操作簡單，施工方便快捷。其承擔(dān)的“混凝土軌枕裂紋修復(fù)技術(shù)研究”科研項(xiàng)目于2015年通過太鐵局技術(shù)評審，技術(shù)處于路內(nèi)領(lǐng)先水平。

3.1 主要方法

擬修補(bǔ)界面在修補(bǔ)之前要處理干凈無雜物，無油漬，無積水；取一定量新型修補(bǔ)劑于小桶或者有圍槽鐵板，按照比例添加拌和乳液或水，拌勻后即可使用（小桶內(nèi)攪拌可采用手持?jǐn)嚢铏C(jī)）；為達(dá)到較好的修補(bǔ)效果可在修補(bǔ)前用拌和液涂刷修補(bǔ)界面；修補(bǔ)破損界面，修補(bǔ)完成后可適當(dāng)養(yǎng)護(hù)。

3.2 主要特點(diǎn)

具備早期強(qiáng)度高、終端強(qiáng)度高、界面黏結(jié)力強(qiáng)、防滲抗裂性好、易于施工的修補(bǔ)砂漿，不僅能徹底修復(fù)裂縫和較大的殘損面，而且對于病害進(jìn)一步發(fā)展有很好控制效果。為已有線路軌枕的養(yǎng)護(hù)維修提供全新且切實(shí)有效的解決方案。

3.3 修補(bǔ)類砂漿優(yōu)勢

該新型修補(bǔ)劑施工簡便，無毒無害，加水拌和即可；可調(diào)整性強(qiáng)，針對不同修補(bǔ)要求可做對應(yīng)調(diào)整；對天氣，溫度以及環(huán)境不敏感；該平臺適用范圍廣，對于軌枕，軌道板，混凝土粗縫，細(xì)縫，鐵路道口，隧道壁，隧道頂?shù)魤K，以及自流平修補(bǔ)均有較好的修補(bǔ)效果；強(qiáng)度增長快，終端強(qiáng)度最高可達(dá)100MPa以上；解決了現(xiàn)有修補(bǔ)技術(shù)的缺陷。

3.4 工藝流程

3.4.1 施工流程

施工流程如下：

3.4.2 施工工藝

3.4.2.1 準(zhǔn)備工作

①施工工具的準(zhǔn)備。

小桶或大量杯（修補(bǔ)時裝砂漿用，最好每次裝1～2kg）；

小勺或小鏟（修補(bǔ)時灌注砂漿用）；

鐵鍬1把、薄鋼板1大塊100cm×200cm（在鋼板上拌和砂漿）或用容器和攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌；

人工拌和時，每把鐵鍬和薄鋼板為一個施工小組，拌料人員可以是1～2人，配備4～6人進(jìn)行修補(bǔ)。

②水灰比選定。

根據(jù)施工時的氣溫、溫度、濕度差異，同時為了保證所拌和的修補(bǔ)砂漿的流動度，固化速度，選定水灰比為0.28：1。

③水稱量。

修補(bǔ)砂漿料對水的質(zhì)量要求較高，需達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，砂漿、水稱量精確至1g，修補(bǔ)砂漿為1kg包裝，每袋砂漿用水量是0.28kg。

3.4.2.2 砂漿拌和

將6袋砂漿（1kg/袋）倒入鐵托盤內(nèi)，邊拌和邊加水，加完所有的水后繼續(xù)拌和3～5分鐘。攪拌均勻后方由負(fù)責(zé)修補(bǔ)的人員領(lǐng)料進(jìn)行修補(bǔ)。

3.4.2.3 修補(bǔ)施工

①將攪拌好新型高效能修補(bǔ)劑倒入裂縫，因它具有優(yōu)異的流動性，其會自動灌縫，待新型高效能修補(bǔ)砂漿不再下滲，略超出軌枕表面時，停止修補(bǔ)砂漿的倒入。10min后，將表面處理平整光滑。②修補(bǔ)過程中如果感覺感覺砂漿變稠，可適當(dāng)再次攪拌，修補(bǔ)劑可恢復(fù)初始狀態(tài)。因其為速凝型產(chǎn)品，所以攪拌好的修補(bǔ)劑須在15min內(nèi)用完，初凝后（已無施工性），請勿繼續(xù)使用，清理后，應(yīng)用新料重新攪拌，再次施工。

3.4.2.4 養(yǎng)護(hù)及驗(yàn)收

在修補(bǔ)劑砂漿達(dá)到使用強(qiáng)度后方可通車，并檢驗(yàn)修補(bǔ)效果。

3.5 工藝優(yōu)點(diǎn)

新型修補(bǔ)劑由無機(jī)和有機(jī)材料復(fù)合而成，主要優(yōu)點(diǎn)：

①早強(qiáng)、高強(qiáng)、微膨脹、無毒無害、環(huán)保；

②該修補(bǔ)劑加水拌和即可使用，可調(diào)整性強(qiáng)，操作簡單，施工方便快捷；

③對天氣，溫度以及環(huán)境不敏感。

新型修補(bǔ)砂漿是在水泥、砂合理級配下，加入多種特種添加劑復(fù)配而成，主要優(yōu)點(diǎn)：

①固化快、強(qiáng)度高，施工周期短，半小時即可通車，兩小時抗壓強(qiáng)度達(dá)到40MPa以上，終端強(qiáng)度可達(dá)90MPa以上，遠(yuǎn)高于混凝土軌枕的強(qiáng)度，如表1所示。

②配方中加入了滲透結(jié)晶材料，與混凝土界面結(jié)合牢固，有效防止發(fā)生二次裂縫。

③單組分配方，加水拌和即可使用，對施工人員的要求低。

④根據(jù)不同的溫度、使用條件做相應(yīng)的調(diào)整，適應(yīng)性強(qiáng)。

⑤具有一定的自我修復(fù)能力，耐久性好。

3.6 試用效果

2015年3月16日至17日，采用新材料工藝對南同蒲線風(fēng)陵渡站Ⅰ道損壞的628根軌枕進(jìn)行了修補(bǔ)，具體情況如下。

材料和人工成本投入，如表2所示。

修補(bǔ)后強(qiáng)度技術(shù)指標(biāo)，如表3所示。

4 結(jié)論

通過防治結(jié)合，特別是新材料新工藝的應(yīng)用，能夠很好地解決混凝土軌枕在加工、運(yùn)輸和使用過程中產(chǎn)生的裂紋、傷損病害，滿足鐵路安全運(yùn)輸生產(chǎn)需要，有效延長混凝土軌枕的使用壽命，降低養(yǎng)護(hù)成本，對混凝土軌枕的使用養(yǎng)護(hù)及管理均具有較大的現(xiàn)實(shí)意義。

【參考文獻(xiàn)】

【1】沈衛(wèi)忠.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的預(yù)防與修補(bǔ)[J].城市建設(shè)理論研究，2012（18）：156-157.