自密實(shí)混凝土充填層主要質(zhì)量缺陷及防治措施

秦訓(xùn)松 趙爭(zhēng)科

CRTS III型板式無(wú)砟軌道是我國(guó)高速鐵路建設(shè)采用的主要軌道結(jié)構(gòu)形式，其施工質(zhì)量是影響軌道結(jié)構(gòu)耐久性及運(yùn)營(yíng)效果的關(guān)鍵因素。前期客專(zhuān)建設(shè)及工務(wù)驗(yàn)收的經(jīng)驗(yàn)表明，充填層的質(zhì)量問(wèn)題主要表現(xiàn)為充盈度不夠、充填層表面形成了浮漿層和軌道板上浮超標(biāo)，本文針對(duì)這些問(wèn)題出現(xiàn)的原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，同時(shí)提出了相應(yīng)的解決措施。

無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)因具有高平順性、高穩(wěn)定性，適應(yīng)高速鐵路內(nèi)在需求，同時(shí)耐久性好和可靠性高，顯著減少后續(xù)維修工作量，在高速鐵路發(fā)展過(guò)程中逐步占據(jù)軌道結(jié)構(gòu)主流。德國(guó)和日本是高鐵無(wú)砟軌道技術(shù)的兩個(gè)主要先行者，20 世紀(jì) 60 年代開(kāi)始，各自相對(duì)獨(dú)立并成體系地研發(fā)出延續(xù)至今的高速鐵路無(wú)砟軌道技術(shù)。我國(guó)無(wú)砟軌道技術(shù)研發(fā)始于 20 世紀(jì) 60 年代，主要目的是解決長(zhǎng)大隧道養(yǎng)護(hù)維修困難的問(wèn)題，這與德國(guó)及日本高速化的主導(dǎo)目標(biāo)有區(qū)別，至 20 世紀(jì) 90 年代前期，國(guó)內(nèi)高速鐵路無(wú)砟軌道研究更多限于理論層面。20 世紀(jì) 90 年代中期后，在原鐵道部組織下，高速鐵路無(wú)砟軌道研發(fā)及應(yīng)用進(jìn)入快速發(fā)展階段，秦沈客運(yùn)專(zhuān)線多區(qū)段橋上試鋪無(wú)砟軌道，贛龍線隧道內(nèi)也試鋪了無(wú)砟軌道，2004 年在遂渝線進(jìn)行了無(wú)砟軌道綜合試驗(yàn)段關(guān)鍵技術(shù)研究，第一次在路基段鋪設(shè)了無(wú)砟軌道，積累了大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)、施工的寶貴經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)逐漸形成了板式無(wú)砟軌道和整體道床兩種無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)形式，包括CRTS I型、CRTS II型和CRTS III型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，以及CRTS I型和II型雙塊式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)形式。而CRTS III型板式無(wú)砟軌道是具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的軌道結(jié)構(gòu)形式，因此，在我國(guó)今后高鐵的建設(shè)以及高鐵走出去戰(zhàn)略中，都將作為高鐵建設(shè)采用的主要軌道結(jié)構(gòu)形式。自密實(shí)混凝土作為III型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的填充調(diào)整材料，其施工質(zhì)量影響了無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的耐久性和服役性能。以往經(jīng)驗(yàn)表明，自密實(shí)混凝土的施工質(zhì)量較為敏感，難以控制。因此，本文針對(duì)無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土存在的質(zhì)量問(wèn)題，分析了原因，并且提出了解決的方法與措施。

一、主要質(zhì)量缺陷以及防止措施

1.充盈度不足

（1）不足的原因

①自密實(shí)高性能混凝土入模擴(kuò)展度太小。在自密實(shí)高性能混凝土當(dāng)中，主要的性能指標(biāo)包括入模擴(kuò)展度，不同無(wú)砟軌道具有不同標(biāo)準(zhǔn)的入模擴(kuò)展度，例如武咸城際規(guī)定的無(wú)砟軌道的入模擴(kuò)展度為650到750mm，而鐵路總公司的規(guī)范要求坍落度小于等于680mm。一般來(lái)說(shuō)，如果氣溫較高則偏向大的數(shù)據(jù)，反之則小，最重要的就是對(duì)不同時(shí)段的氣溫要有較好的把控，因?yàn)閿U(kuò)展度的大小隨著氣溫的改變而改變。

②環(huán)境溫度較高。有時(shí)候在各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)標(biāo)的時(shí)候也會(huì)出現(xiàn)灌注充盈度不足這個(gè)問(wèn)題，出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的主要原因就是外界環(huán)境的溫度比較高，根據(jù)對(duì)多個(gè)地方的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣溫高于30攝氏度的時(shí)候，充填層由于四周密封，空氣不流通，所以充填層內(nèi)氣溫要明顯比外界環(huán)境氣溫高。當(dāng)自密實(shí)高性能混凝土在進(jìn)入到氣溫比較高的充填層當(dāng)中，那么該混凝土當(dāng)中的水分就會(huì)快速蒸發(fā)掉，氣空流動(dòng)速度就會(huì)變慢，混凝土很容易變得干硬，這樣在灌注的時(shí)候極易發(fā)生充盈度嚴(yán)重不足的現(xiàn)象，從而致使灌注失敗。

（2）防止措施

①合理選擇入模擴(kuò)展度。在灌注的時(shí)候要選擇適合的入模擴(kuò)展度，與當(dāng)時(shí)氣溫相符且既能順利完成灌注又有質(zhì)量保證的最佳擴(kuò)展度就是適合的入模擴(kuò)展度。常情況下，如果自密實(shí)高性能混凝土的擴(kuò)展度比適合的入模擴(kuò)展度要小，那么就認(rèn)為其入模擴(kuò)展度較小，按照正常的擴(kuò)展度規(guī)定，要以擴(kuò)展度650毫米作為基線，不得小于650毫米，如果氣溫升高，則擴(kuò)展度增大，在灌注的時(shí)候要盡量防止因擴(kuò)展度太小而導(dǎo)致充盈度不足的問(wèn)題出現(xiàn)。

②在灌注施工的時(shí)候盡量不選擇氣溫較高的時(shí)段。夏天由于氣溫較高，所以盡量不要在夏天對(duì)無(wú)砟軌道充填層進(jìn)行灌注施工，這樣可以確保灌注的質(zhì)量。如果必須在夏季進(jìn)行灌注施工，要盡量避開(kāi)溫度較高的時(shí)段，最好是在晚上溫度不高的時(shí)段進(jìn)行施工，同時(shí)要做好保坍工作，避免自密實(shí)高性能混凝土在灌注的過(guò)程中坍損較快，從而導(dǎo)致無(wú)法正常進(jìn)行灌注施工。

2.浮漿層

（1）形成原因

浮漿層也就是發(fā)泡層，是指具有一定厚度的松軟層，該層形成的主要位置在充填層的表層，與無(wú)砟軌道板相連接，對(duì)二者的連接力都有影響。已經(jīng)完成灌注的充填層和無(wú)砟軌道板的底板之間出現(xiàn)裂縫就是浮漿層主要表現(xiàn)形式，浮漿層也是無(wú)砟軌道質(zhì)量驗(yàn)收不合格的關(guān)鍵指標(biāo)。形成浮漿層的主要原因就是自密實(shí)高性能混凝土離析，混凝土內(nèi)部不均勻，漿和碎石沒(méi)有黏在一起，碎石沉在下面，漿向上漂浮。

（2）防止措施

①調(diào)整膠凝材料組成材料。通過(guò)調(diào)整膠凝材料的組成，增加粘度改性劑的摻量，降低減水劑的摻量，降低用水量來(lái)達(dá)到提高混凝土穩(wěn)定性的目的，它主要的作用就是控制自密實(shí)高性能混凝土離析和泌水，保證混凝土內(nèi)部比較均勻，提高粘稠度，使自密實(shí)高性能混凝土在擴(kuò)展度較大的情況下分層不離析。

②改善聚羧酸減水劑的性能。如果在施工的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)混凝土沒(méi)有較好的黏性，也就是T50小于2.5秒，那么要對(duì)改善聚羧酸減水劑的性能進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整，從而提高黏性，使混凝土的黏性增強(qiáng)。如果聚羧酸減水劑的減水率較小，那么要改善減水率或者是增加摻量，使混凝土的用水量下降，從而提高混凝土的黏性，從而有效地控制充填層內(nèi)出現(xiàn)浮漿層的現(xiàn)象。

3.軌道板上浮超標(biāo)

（1）造成原因

在修建高鐵的時(shí)候要確保軌道的高順性，任何一塊軌道板在完成充填層灌注施工以后標(biāo)高超出規(guī)定的范圍則該軌道板就是浮板，一般對(duì)浮板根據(jù)嚴(yán)重程度分化為兩種形式，一種是局部邊角上浮，另一種是整體上浮，如果上浮的高度比允許上浮的高度高，則該浮板要重新處理。浮板也是導(dǎo)致充填層灌注失敗的原因之一。造成浮板的主要原因是：沒(méi)有較多的軌道板壓緊裝置或者是壓緊效果不好。一般情況下，在一塊軌道板的兩邊外側(cè)需要有充足的壓緊裝置，這樣在一定的壓力下不會(huì)出現(xiàn)浮板，如果沒(méi)有較多的壓緊裝置或者是壓緊效果不好都有可能造成浮板。

（2）防治措施

合理地增加壓緊裝置或者改變壓緊方法。在無(wú)砟軌道板灌注施工的過(guò)程中，施工人員要以不出現(xiàn)浮板為原則，同時(shí)在施工的過(guò)程中要不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，如果在正常情況下大量出現(xiàn)浮板，那么要及時(shí)地檢查壓緊裝置的數(shù)量和壓緊效果，同時(shí)在條件允許的情況下可以改變壓緊方法。

二、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)高性能混凝土充填層主要質(zhì)量缺陷為充盈度不足、浮漿層以及浮板，因此在軌道板灌注施工的過(guò)程中，施工人員要嚴(yán)格控制混凝土的擴(kuò)展度、混凝土的黏性、灌注的速度以及壓緊裝置等等，避免上述質(zhì)量缺陷的出現(xiàn)，從而提高CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道自密實(shí)高性能混凝土充填層的灌注質(zhì)量。