自密实混凝土常见问题及解决措施

自密实混凝土常见问题及解决措施

郭志军

中铁十局集团第一工程有限公司 山东省济南市 250032

摘要：近年来,随着我国高速铁路建设的日益发展,高速铁路成为未来铁路发展的必然趋势, 由于无砟轨道具有良好的性能,被广泛的应用于高速铁路轨道中。高速铁路的发展史证明，其基础工程如果使用常规有砟轨道，会造成道砟粉化严重、线路维修频繁的后果，安全性、舒适性、经济性相对较差。无砟轨道能够克服上述缺点，是高速铁路工程技术的发展方向。无砟轨道平顺性好，稳定性好，使用寿命长，耐久性好，维修工作少，已得到了广泛应用。

关键词：高速铁路;原材料;试验检测;无砟轨道；施工

在CRTSI型、CRTSⅡ型板式无砟轨道基础上，我国自主研发的CRTSⅢ型板式无砟轨道，对施工工艺进行了优化，施工工艺相对简单，但是施工精度更高、耐久性能更好。已在我国多条大中型铁路中应用，并取得了良好运营成果。CRTSⅢ型板式无砟轨道与底座板采用自密实混凝土进行连接，而CRTSI型、CRTSⅡ型板式无砟轨道与底座板采用水泥乳化沥青砂浆进行连接。 就目前而言自密实混凝土的原材料质量、生产水平和施工水平远弱于水泥乳化沥青砂浆，却要达到与其相同的质量和精度要求，因此在施工过程中还存在诸多需要改进的地方。

1.自密实混凝土的特点：

自密实混凝土位于轨道板和底座板中间，是轨道板的重要传力结构，要求混凝土56天抗压强度≥40.0MPa、56天抗折强度≥6.0MPa，自密实混凝土在封闭体系内采用单点灌注，在土工布柔性基础上穿越多重阻碍（门型钢筋、限位凹槽、钢筋网片等）形成密实均匀的混凝土体，且施工过程中也无法使用任何辅助振捣措施。混凝土于土工布之间的摩擦力较大，土工布也会吸收掉混凝土中部分水分，从而降低了混凝土的流动性，在多重阻碍之下混凝土的阻力增加，混凝土离析和骨料堵塞的可能性也会增加，同时密闭体系内混凝土气泡和多余浆体无法排出，还要求混凝土必须一次灌注到位，无补救措施，因此要求混凝土必须具备足够的流动性、自填充和自密实性，确保一次灌注完成。铁路施工里程分布较长，混凝土运输距离较长，因此要求混凝土要具有较高的保坍性能。

2.各类原材料的技术要求

由于自密实混凝土较高的工作性能，就决定了自密实混凝土拌合物具有较高的敏感性，其中包括对外界环境的敏感性和对自身原材料的敏感性。外界环境的影响因素主要是施工工艺、施工效率、大气温度、雨雪等，混凝土自身原材料的影响因素主要是细骨料、粗骨料、胶凝材料以及外加剂，整个生产过程中混凝土各类原材料均应保持稳定，所有原材料均应一次连续进场完成，进场过程中由试验人员进行严格把关，各类原材料的各项指标均应符合国家及行业现行标准规范要求，同时还应满足以下相关要求，为施工现场提供工作性能更加稳定的自密实混凝土。

2.1细骨料:主要控制指标含泥量、泥块含量和细度模数，含泥量和泥块含量主要影响减水剂的用量及混凝土保坍时间，含泥量最好控制在1.0%以内，最大不得超过2.0%，通过具体试验表明当含泥量超过2.0%时，混凝土的保坍效果明显降低，且衰减速率也更加明显。细度模数最好控制2.4～2.6之间，细度模数小于2.4时混凝土的流动性差，黏度较大，T500偏大，易出现自密实混凝土边角处离封现象，甚至灌不满的情况；细度模数大于2.6混凝土的包裹性差，和易性差，T500偏小，混凝土离析，易出现自密实混凝土骨料分布不均匀、产生泡沫层；特别是1.18mm～0.3mm之间的细颗粒含量要控制在50%～70%之间，保证混凝土具有充足的浆体量。细骨料进场时应对每车进行含泥量、泥块含量和颗粒级配进行检测，质量要符合要求，且要保持稳定，使用之前要保留五天左右的控水时间，确保同一料仓内的含水率稳定。

2.2粗骨料：主要控制指标含泥量、泥块含量、针片状颗粒含量和颗粒级配，含泥量、泥块含量和颗粒级配符合现行标准要求即可，含泥量、泥块含量如果不满足要求可以进行水洗，水洗后的碎石使用之前要保留三天左右的控水时间，确保同一料仓内的含水率稳定。针片状颗粒含量和颗粒级配主要影响自密实混凝土的流动性和抗离析性，要求碎石粒型以浑圆颗粒为主，严格控制扁平颗粒和长条颗粒的含量，针片状颗粒不仅仅要达到标准要求，还可以根据当地原材料情况提出更高的要求，以获得更好的流动性和抗离析性。

2.3胶凝材料：水泥宜选择具有大规模稳定生产的厂家，生产配方及工艺稳定，施工过程中尽量选择同批次生产水泥，生产配方变化时及时检测与外加剂的适应性。自密实混凝土所用掺和料常见为粉煤灰和矿粉，根据以往工程经验，建议选择单掺，因为自密实混凝土还需要掺加膨胀剂和粘度改性材料，选择单掺就已经有四种粉剂类材料，如果选择双掺将会同时有五种粉剂类材料，反而不利于混凝土拌合站的生产，多一种材料就多一个不稳定因素，因而不建议选择双掺，宜优先选用优质粉煤灰作为掺和料，粉煤灰为火山灰性掺合料，其粒型为玻璃珠状，表面光滑细腻，对于降低混凝土用水量和改善混凝土拌合物性能更加有利。粉煤灰宜选择具有大规模稳定生产能力的大电厂，选用优质的F类Ⅰ级粉煤灰，进场过程中严格进行车检，尽量选择颜色较浅的产品，颜色较浅的粉煤灰燃烧相对会更加充分。主要检查其细度和烧失量，必须满足Ⅰ级粉煤灰的要求。取样时采用长杆取样器，对不同深度、不同部位进行多方位取样，防止夹仓。相对于粉煤灰，矿粉为活性掺和料，对混凝土后期强度增加更有利，其比表面积比水泥的还要大，黏度也较大，降低了混凝土拌合物的流动性，且参与水化反应，对混凝土保坍也不利。在没有符合要求的粉煤灰的情况下，也可以选择，其产品质量符合现行标准规范要求。

2.4外加剂：自密实混凝土含气量不宜过小，含气量小，混凝土拌合站黏度较大，流动性差，容易出现离析和巴底现象，对自密实混凝土而言非常不利，因此要采用较大含气量，现行标准规范中要求自密实混凝土含气量为3.0%～6.0%，宜采用其上限，必须采用引气剂和减水剂双掺模式，这样更有利于控制混凝土的含气量。为降低其误差和敏感性，应采用大掺量的外加剂进行生产，减水剂宜采用2%左右的掺量，引气剂宜采用1%左右的掺量，如果掺量过小可以采用加水进行稀释，混凝土生产时再将稀释水进行扣除。每批减水剂和引气剂进场时均应检测与胶凝材料的适应性，如果出现不匹配现象应及时作出调整。膨胀剂用量较少，宜选择规模较大的生产厂家的Ⅱ型膨胀剂同批次一次连续进场完成，尽量减少不稳定因素。粘度改性材料宜选择敏感性较低的原材料，提高自密实混凝土的抗干扰能力，选择施工经验丰富的咨询单位和人员进行现场指导。

3.常见问题及解决措施

无砟轨道自密实混凝土在国内已应用多年，但是由于受施工条件限制较大，对其精度和质量要求又较高，因而施工现场仍然存在较多的问题，现就现场常见的相关问题及解决措施总结如下：

3.1自密实混凝土泡沫层，产生于轨道板与自密实混凝土层结合面，厚度为2mm～15mm不等，为自密实混凝土的薄弱环节，必须进行揭板。

原因分析：混凝土扩展度过大，导致气泡稳定性差；减水剂掺量过多或者砂细度模数太大；底座限位凹槽内存在积水。

解决措施：控制混凝土入模扩展度在680mm 以内，同时一定要观察放入料斗中混凝土的气泡上浮情况，不得含有大量大气泡；适当降低减水剂掺量以降低泌浆现象和返大现象，减少减水剂引起的混凝土拌和物不稳定问题；采用细度模数在2.4～2.6之间级配良好的中砂；灌注自密实混凝土前逐一检查限位凹槽，如有积水必须清除积水。
3.2自密实混凝土出机检测时拌合物各项性能指标均符合要求，但是到了现场就出现流动性差，灌板时间较长，四角有离封现象，经常出现混凝土灌不满现象。

原因分析：混凝土等待时间长，保坍性能低，扩展度损失过快；混凝土粘度较大，T500时间过长。

解决措施：适当增加减水剂中保坍成分，延长混凝土保坍时间；减少混凝土的等待时间，从混凝土出厂到灌注完成宜控制在2小时以内；减少减水剂中增粘成分，降低混凝土的黏度，缩短T500时间，加快混凝土灌注速度。

3.3轨道板与自密实混凝土充填层间有细微裂缝，揭板后，在上表面的泌水痕迹和水泡痕迹，自密实混凝土表面一层薄硬化浆体被轨道板粘掉，部分残留在自密实混凝土上，厚度一般在2mm～4mm不等，在该皮层下部多为一层泡沫层。

原因分析：底座板积水过多（过度预湿土工布或下雨造成的凹槽积水）；混凝土扩展度过大，粘度低。
解决措施：自密实混凝土灌注前一定要确认底座板凹槽是否有积水，有积水需清除干净才能进行灌注；不进行底座板土工布预湿；调整参数控制自密实混凝土扩展度和粘度。

 参考文献：
  [1]中华人民共和国行业标准.《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB 10424-2018

  [2] 中华人民共和国行业标准.《高速铁路轨道工程施工质量验收标准》TB 10754-2018

  [3]中国铁路总公司.《高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土》Q/CR 596-2017

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