自密實混凝土在高鐵CRTSIII型板中的應用

夏紅娟，許榮水

（1. 山東華森建材集團有限公司，山東 濟南 250012；2. 山東三旺混凝土有限公司，山東 濟南 250101）

0 引言

隨著中國高速鐵路建設的快速發(fā)展，我國研發(fā)并鋪設了完全自主知識產權的 CRTSⅢ 型板式無砟軌道。CRTSⅢ 型板式無砟軌道使用的自密實混凝土具有適當的粘度，能夠流過鋼筋，填充板內的空隙，在重力下自行密實成型。其原材料種類多且質量控制嚴格；混凝土要求擴展度大、且 T500合適；施工灌注過程要求工藝成熟等。目前，自密實混凝土性能優(yōu)越、經濟效果突出、技術日漸成熟，對未來我國高速鐵路混凝土材料發(fā)展具有重要意義。

1 CRTSⅢ 型板式無砟軌道簡要介紹及技術特點

CRTSⅢ 型板式無砟軌道總體結構方案為帶擋肩的新型單元板式無砟軌道結構，主要由鋼軌、扣件、預制軌道板、配筋的自密實混凝土（自流平混凝土調整層）、限位擋臺、中間隔離層（土工布）和鋼筋混凝土底座等部分組成。其 CRTSⅢ 型板式無砟軌道總體結構圖見圖 1 所示。

圖 1 CRTSⅢ型板式無砟軌道總體結構圖

CRTSⅢ 型板式無砟軌道采用逐塊精調、逐塊灌注、一次成型的施工工藝，主要施工技術特點有：軌道板、底座板和自密實填充層采取三次獨立施工。設計采用高流動性且性能優(yōu)異的自密實混凝土作為填充層。

自密實混凝土優(yōu)點：（1）保證混凝土良好的密實性；（2）不需要振搗，提高生產效率，改善工作環(huán)境和安全性；（3）增加了結構設計的自由度；（4）可降低工程整體造價。

2 自密實混凝土的原材料與配合比

2.1 原材料

自密實混凝土設計配合比所用原材料有水泥、礦物摻合料、改性劑、膨脹劑、砂子、5～16mm 碎石、減水劑、水等，各種原材料需符合規(guī)范要求。

2.2 配合比

自密實混凝土要求膠凝材料不宜大于 580kg/m3，單方用水量不宜大于 180kg/m3，單位體積漿體總量不宜大于 0.4/m3；配合比采用絕對體積法進行設計。根據現(xiàn)場室內試驗，工藝性試驗和揭板試驗從調節(jié)各原材料的合理用量等方面進行設計配合比。表 1 為自密實混凝土的現(xiàn)場配合比。表 2 為自密實混凝土需滿足的拌合物性能指標。圖 2 和圖 3 分別為自密實混凝土擴展度測量圖、現(xiàn)場自密實混凝土充填層揭板后表面展示圖。

表 1 自密實混凝土配合比 kg/m3

表 2 自密實混凝土拌合物性能指標

圖 2 混凝土擴展度

圖 3 混凝土充填層揭板后表面

3 自密實混凝土的生產及運輸

3.1 自密實混凝土生產注意事項

自密實混凝土在開始攪拌之前，要求對各種骨料的含水率進行檢測，根據含水率及時調整施工配合比。進站罐車應將罐內殘留的水反轉放干再進站，防止殘留水對自密實混凝土性能造成一定的影響。

3.2 自密實混凝土運輸要求

每輛罐車自密實混凝土的運輸量最好不宜超過三塊板的灌注用量，運輸過程中罐車不要停轉，應低速旋轉，防止旋轉過快或振動導致混凝土中骨料下沉或漿體下沉，從而影響自密實混凝土的勻質性。從自密實混凝土加水攪拌開始至現(xiàn)場灌注結束時間不宜太長，最好不超過 180min，如果由于運輸距離無法改變，灌注時間需調高到 240min 甚至更久，可適當提高減水劑中保坍和緩凝組分，保證混凝土到達現(xiàn)場后可以正常灌注。到達現(xiàn)場后宜快速做擴展度和 T500試驗，擴展度控制在650～680mm，T500時間保證在 3～7s，必須保證混凝土正常灌注。

4 自密實混凝土施工注意事項

4.1 現(xiàn)場施工注意事項

（1）遇大風、太陽暴曬、溫度變化較大等情況，應盡量避免施工，若無法避免則應提前做好防風、防曬和防溫隔熱。

（2）灌注之前現(xiàn)場應將灌注所需的大小料斗準備好，并用水潤濕，封住出漿口的插板、木楔子、接出漿口出料的設備均需備好。

（3）板底潤濕需充分，潤濕后 4h 內須進行混凝土灌注。

（4）壓緊裝置安裝必須牢固有效。

（5）封邊模板宜用鋼模板＋透氣模板布的方式。

（6）自密實混凝土到現(xiàn)場后，應當在罐車中快速攪拌 30～60s，保證放料時自密實混凝土的勻質性。

4.2 自密實混凝土注意事項

（1）自密實混凝土在從大料斗到小料斗的過程中及運輸過程盡量避免較大震動，防止骨料下沉。大料斗在使用過程中，應在兩車料施工完成后清理斗腔，防止腔壁粘連過多自密實混凝土而導致容積變小而且影響灌注速度，使得一斗料灌注不滿一塊板。

（2）自密實混凝土灌注施工應采用軌道板中間孔灌注，灌注速度宜采用先快后慢的灌注方式，每塊板的灌注時間宜保證在 8～12min，出漿后在所出自密實混凝土漿骨均勻流出時封緊出漿口，板面上關注口和觀察口液面高度應高出軌道板上表面 30cm 左右。一塊板完成后應清理板面，保持清潔。

（3）保濕養(yǎng)護：自密實混凝土拆模后應保濕養(yǎng)護至少 14d。

5 現(xiàn)場問題總結

5.1 自密實混凝土攪拌站生產方面

（1）原材料不合格：由于區(qū)域限制，部分原材料短缺時為趕工期使用不合格原材料導致新拌自密實混凝土性能不合格。

（2）原材料使用錯誤：生產時把其他混凝土原材料和自密實混凝土原材料搞混，上錯砂石料、錯用膠凝材料、錯用外加劑等原材料，導致新拌自密實混凝土工作性能不合格。

（3）新原材料不檢測和未調整施工配合比：如自密實混凝土拌合前未測砂石含水率，導致拌合前后的自密實混凝土性能差。

5.2 自密實混凝土運輸及現(xiàn)場方面

（1）運輸路線規(guī)劃不合理：這會導致路上耽擱時間過長，使得自密實混凝土失去工作性能。

（2）攪拌站與施工現(xiàn)場溝通不當：這使得新拌自密實混凝土到達現(xiàn)場后無人施工使用，在現(xiàn)場等候時間過長而無法使用。

（3）時間規(guī)劃不合理：拌合站生產前未和現(xiàn)場溝通或者估計錯誤導致自密實混凝土在現(xiàn)場產生積壓狀況。

（4）放料時不進行攪拌：施工之前需要先快速轉動罐車將自密實混凝土攪拌均勻，否則影響自密實混凝土的勻質性。

（5）未清理料斗：連續(xù)施工過程中，未及時清理大料斗，導致容積變小，從而導致二次灌注。

（6）灌注堵管：大料斗中的料應適當多于一塊板所需用量，因最后剩下的一點混凝土粗骨料偏多可能會堵管；自密實混凝土到現(xiàn)場后損失過大不適合灌注強行施工導致堵管；小料斗上未放置擋大顆粒和其他可能造成堵管物體的過濾網片導致堵管；大料斗運料過程中震動過大導致骨料下沉，未先放出底部骨料就開始灌注而導致骨料堆積堵管等等。

（7）私自加水：出站后司機為清洗罐車尾部接料口加水太多導致擴展度太大，或到現(xiàn)場后工人為施工快私自加水。

（8）工人操作不熟練：這將導致自密實混凝土在施工工程中的不必要浪費。

（9）封模：封模不緊或者自密實填充層過厚，模板高度不夠，灌注過程中導致漏漿跑漿情況發(fā)生。

（10）未按照規(guī)范要求的溫度施工：溫度過高，損失過快；溫度過低，強度和耐久性都會受到影響。

5.3 自密實混凝土本身存在的問題及解決方法

（1）出機拌合物忽干忽?。涸诒ＷC外加劑配方一致時，用水量對自密實混凝土的擴展度影響很大，必須精準把握用水量，一般狀態(tài)良好時，1kg 水擴展度差別15～25mm。

（2）拌合物流動性差：自密實混凝土流動性差則可能會導致灌注不飽滿、填充不密實等問題，此類問題可能是由于減水率不足或者砂率不合理導致，故一般解決方案為提高減水劑的減水率或摻量，或調整砂率。

（3）表面氣泡層：表面氣泡層有可能是含氣量過大，也有可能灌注時混凝土中的氣泡不穩(wěn)定上浮至表面等原因，此類問題一般采取降低引氣劑用量或調整減水劑配方等方法。

（4）浮漿層：混凝土坍落擴展度過大或者離析，會導致灌注時表層浮漿過厚，灌注后出現(xiàn)骨料在下，漿體在上的分層現(xiàn)象。對此，可以通過控制自密實混凝土的坍落擴展度來解決。

（5）表層水紋：灌注過程中混凝土過多的泌水或者板腔內有殘余積水，或者灌注結束后灌注口和觀察口未蓋蓋而被雨淋，也可能因潤濕不合理導致，可以通過控制混凝土灌注時的工作狀態(tài)或者板腔積水清理及“三口”覆蓋和合理潤濕等解決方法。

（6）離縫：其形成原因有模板漏漿、混凝土過稀等，預防措施為加強模板檢查、控制混凝土入模狀態(tài)。

（7）麻面、缺損：其原因有鋼模板表面光潔度不足、脫模劑質量差、拆模時間過早等。解決措施：提高鋼模板表面質量、采用優(yōu)質脫模劑及透氣模板布等。

（8）灌注不飽滿：自密實混凝土流動性不足或損失過大造成灌注不滿；跑模漏漿造成灌注不滿。解決措施：調整減水劑保坍緩凝組分；保持自密實混凝土拌合物工作性；入模前檢測混凝土的流動性能是否可以施工；加強模板安裝牢固度檢查等。

（9）開裂：導致原因有自密實混凝土膠凝材料用量過高，自密實混凝土入模擴展度過大，養(yǎng)護不到位等。預防措施：優(yōu)化自密實混凝土配合比，適當減少水泥用量，控制水化熱；控制自密實混凝土入模擴展度；加強養(yǎng)護。

6 小結

自密實混凝土的施工與質量控制對 CRTSⅢ 型板式無砟軌道的質量具有決定性的意義。自密實混凝土的施工與質量主要從兩方面進行控制。

（1）原材料以及配合比的設計方面，包括實驗室的原材料檢測與控制，施工配合比的調整與優(yōu)化。

（2）施工工藝及管理，現(xiàn)場相關技術人員的積極配合與幫助，施工過程的合理化、信息化，施工條件的改善與優(yōu)化，現(xiàn)場施工人員的技術學習與提高等等。以上方方面面都影響著自密實混凝土的灌注質量，只有眾多細枝末節(jié)的合理配合，才能把建設 CRTSⅢ 型板式無砟軌道的任務順利完成。