高速铁路板式轨道充填层自密实混凝土性能研究

高速铁路板式轨道充填层自密实混凝土性能研究

赵云龙

中铁十七局集团第三工程有限公司

摘要:随着我国经济的飞速发展，我国已经进入了高速铁路大规模建设和发展的新阶段，在高速铁路建设中，板式轨道被广泛使用。充填层结构中的自密实混凝土作为支承轨道板的重要结构，必须具有满足设计的强度、优良的施工性能和足够的耐久性，以确保高速铁路在运行过程中的安全性、舒适性、经济性和较少的维护工作量。因此，本研究通过合安高速铁路自密实混凝土的施工，知晓了自密实混凝土的特性，分析了自密实混凝土性能的影响因素，并提出了解决这些问题的必要措施。

关键词:板式轨道;充填层;混凝土;性能

1.引言

自密实混凝土（简称SCC），主要作为板式轨道的回填、支架、负荷和能量传输的填充层，起到了底座板和轨道板之间垫子的作用。它可提供刚性,提高轨道的耐受性：自密实混凝土的性能和灌注质量直接影响到板块结构的耐久性和流畅性。在对自密实混凝土进行灌注的过程中，自密实混凝土往往会产生裂纹、蜂窝、麻面、离缝等不良现象[1]。一旦完成，自密实混凝土的厚度误差将保持在±10mm的范围内，所以对自密实混凝土的性能和施工工艺要求较高，要达到一定的质量，要求轨道板的边缘与SCC填充层相吻合，并且保持在±2mm误差范围内；在进行灌注后，自密实混凝土应在底座板和轨道板间保持密封。因此，对SCC灌注过程的技术控制是建造轨道板的一个关键环节。

2.自密实混凝土的特性

2.1高流动性

由于SCC的水胶比较大，在SCC中增加了一定数量的高性能减水剂、引气剂、粘改剂等，这使得和易性得到大大提高，在重力的作用下，它可以自动流动和压缩，从而使混凝土更快地进行浇筑作业。

2.2密实度较高

因为SCC本身具有非常高的流动性和密实性，所以可以简化振捣动过程，在浇筑SCC的施工过程中，可以进行机械化建造。这种混凝土不需要振动，从而减少了浇筑时间，加速了机械化程度[2]；这种混凝土的混合设计是非常合理的，因为在SCC固化后，表面上没有泡沫层、蜂窝麻面或大气泡等，这保证了SCC的外部质量；在SCC浇筑之后，没有进行任何振动工作，从而保证了SCC能形成复杂的形状和密集配筋安放。

2.3稳定性好

从SCC配置过程来看，他们采用了一种高性能减水剂、引气剂、粘改剂和膨胀剂等，确保SCC在非孤立的循环过程中的效率，减少施工中泌水和离析现象的出现。实际上，在项目施工过程中，以实现这种稳定性，通常是作一个整体的剂量限制，较少用水，减小粗集料的最大粒径，增大砂率等。

2.4不会堵塞

当SCC通过配筋密度较大或狭窄的空间流动时，不应产生阻塞作用，这需要减少颗粒大小和粗骨料的用量，增加凝胶材料的比例，并采用适当数量的粘改剂。在小于80微米以下的SCC中，粉末的用量通常为500-600kg/m3。为了减少SCC水化热和一定程度的收缩，可以增加少量的添加剂，如石灰石粉、矿渣、粉煤灰等。粗集体最好选择5至10毫米或5至20毫米的粒级。SCC的绝对体积最好是在混凝土体积的0.28%至0.33%之间，SCC细集料的体积应占砂浆总量的0.4%至0.5%，而SCC则应选择高性能减水剂、引气剂[3]。

3.高速铁路板式轨道充填层自密实混凝土性能影响因素分析

多个因素影响了自密实混凝土灌注填料的质量，其中包括施工环境条件、混凝土混合剂的性能、原材料的质量、灌注工艺和方法等。

（1）自密实混凝土有各种各样的原材料，如碎石、沙子、水泥和水，以及膨胀剂、粉煤灰或矿粉等掺合料、粘改剂、减水剂和引气剂等附加成分，这些附加成分的质量都会影响到自密实混凝土填充层的灌注质量。

（2）间隙通过性、填充性、流动性和对混凝土混合物分离的抵抗力，特别是流体的抵抗力，对混凝土混合物的密实性、黏稠性、匀质性和质量稳定性具有重要影响[4]。

（3)灌注过程主要包括SCC中央灌注孔的高度差形成灌注压力，观察孔和四周排气孔进行排气，在四周排气孔流出正常混凝土时关闭排气孔，并保证灌注孔与观察孔有一定高度的混凝土确保灌注压力。SCC的灌注工艺对填充层的不良现象的出现起到了至关重要的作用。

（4) 施工环境条件主要与温度和降雨等有关。

3.1填充层匀质性的影响因素

影响填充层匀质性的主要因素是混凝土混合物的匀质性、含气量和稳定性，采用多孔渗透法，因为空气是通过与漂浮糊状物接触积累的，漂浮糊状物将聚集在注入后形成缝隙的混凝土中。由于排气液缺乏流动性，灌注的速度太快，可能会与轨道板一起造成气泡。自密实混凝土的灌注最好是通过中间的灌注孔，按照先快速，然后缓慢的方式进行灌注。

3.2密实性的影响因素

影响SCC密实性的关键因素是掺和物的使用。添加的活性矿物成分的微粒很小，起到火山灰对混合混凝土的反应作用和填充效应，使混凝土更加密集，从而改善混凝土的板结。为按照技术要求将SCC搅拌而受到混凝土的含气量、混合液的水消耗等影响了SCC密实性，同时影响SCC密实性的因素包括混凝土浇注过程中的流量动程。在灌注漏斗的流动过程中，从输送管到中转料斗，如果SCC接触到空气，就会在充填层形成大量的毛孔或裂缝。将输送管固定在灌注孔，可以减少SCC与空气的接触，并有助于形成灌注压力。

3.3稳定性的影响因素

作为一种充填材料，自密实混凝土的稳定性是至关重要的。自密实混凝土必须具有微膨胀的特性，以避免因自密实混凝土收缩而产生的脱空、脱黏或裂解等问题，以确保在密实混凝土浇筑后的轨道板不会升高、降低或移动，在进行施工的过程中，轨道板位置允许偏离或上升±2毫米，如果超出这一范围，就会影响项目的整体质量。因此，有必要控制自密实混凝土的流动程度，并控制自密实混凝土的垂直扩展率，即24h和3h的扩张值之间的差异，因为混凝土的水化合物产生的颗粒的结合受到混合物成分的影响，混凝土内聚力的增强有助于通过调整短SCC混合物的比例，例如添加粘改剂，有助于提高自密实混凝土的稳定性。

3.4填充性的影响因素

流体特征指标是低屈服剪切应力和适当的塑性粘度系数，流动模式要求水合物在灌注过程中呈现一定的沉积状态。微粉炭灰对新混凝土的影响是提高混凝土的粘性，其效果与添加增稠剂相同，同时不能降低新混凝土的流动性，具有更好的力学性能，高渗透性，而且干缩值较佳。

4结语

SCC具有其他混凝土所没有的许多优势，而且有着良好的发展前景。与此同时，在高速铁路工程上，对SCC的要求很高，质量控制也比较严格，涉及到原材料的选择、配合比的选定和工作性能的评估。为了使我们能够更好地利用SCC的优势，必须在今后的研究和应用中加强SCC土生产和施工的标准化，这对确保工程质量至关重要。

参考文献

[1]S. Kandasamy,S. Kothandaraman. Influence of controlled permeable formwork liner on surface quality of self compacting concrete[J]. Construction and Building Materials,2020,260:.

[2]周钢锋. 浅谈高速铁路板式轨道充填层自密实混凝土质量控制[J]. 城市建设理论研究(电子版),2019,(09):147.

[3]文弋戈. 高速铁路CRTSⅢ板式无砟轨道离缝渗浆修复研究[D].西南交通大学,2017.

[4]王晨,王正君,张玮,贾峰,李树航. 纤维自密实混凝土配合比设计及工作性能的研究进展[J]. 江西建材,2020,(09):8-9+7.