铁路无砟轨道CRTSⅢ型板自密实混凝土揭板试验研究

铁路无砟轨道CRTSⅢ型板自密实混凝土揭板试验研究

李杰

中铁十一局集团第二工程有限公司 湖南省长沙市442000

摘要：铁路无砟轨道CRTSⅢ型板和底座间进行自密实混凝土结构层填充，对自密实混凝土的填充性、流动性以及间隙通过性等都有着严格的要求，通过揭板试验，形成满足实际施工条件的工艺流程，不断优化控制方法，从而保障轨道板自密实混凝土灌注施工质量，满足设计要求。文章结合工程案例，对铁路无砟轨道CRTSⅢ型板自密实混凝土揭板试验进行了分析与研究。

关键词：铁路；无砟轨道；自密实混凝土；揭板试验

前言：此次研究从原材料、配合比初选以及混凝土揭板试验等方面入手，对铁路无砟轨道CRTSⅢ型板自密实混凝土试验进行了分析总结，从而保障无砟轨道填充层施工质量，降低施工不合格率，最大程度上避免大面积揭板返工导致成本增加，造成浪费。

1、工程概况

某铁路CYCZQ-6标施工里程DK140+379.215-DK158+185,正线长度17.806km，选取1#钢构件加工厂作为本次CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土揭板试验场地，该场地平整，交通便利，满足现场试验条件。为模拟CRTSⅢ型板式无砟轨道直线段与曲线段的最不利工况。场地共浇筑试验用底座板4块，模拟桥上直线段从梁端开始，单线布置2-P5600，长度11.32m，单线2块板。曲线段超高为110mm，缝宽70mm，曲线半径9000m，曲线段布置2块P5600轨道板，根据不同工况及工艺进行灌注试验，轨道板采用标准P5600型，验收申请条件主要为每个工况连续进行3次灌注，灌注结果符合标准要求。

2、配合比选择

结合材料招标以及就近原则，选择自密实混凝土使用的各项材料具体如下：

水泥：双峰海螺水泥有限公司PO42.5（低碱）；矿渣粉：湖南三创富泰环保材料公司S95级；膨胀剂：江苏苏博特新材料股份有限公司（II型）；粘度改性材料：安徽中铁工程材料有限公司；减水剂：江苏苏博特新材料股份有限公司高性能缓凝型；砂：湘阴县岭北镇新河砂石场；碎石：湖南娄底青松采石场5-10mm、10-16mm碎石。自密实混凝土配合比由湖南铁院土木工程检测有限公司进行试配，并于2月20日出具报告。

表1 自密实混凝土初始配合比  单位：kg/m³

3、试验室、搅和站试拌

3.1、试验室试拌情况

根据所提供的初始配合比数据，进行室内小机试拌，具体情况如下：首先，根据混凝土初始配合比试拌，混凝土流动性比较差，含气量偏大，坍损也过大，对减水剂配方进行微调。随后增加外加剂减水率，增加消泡成分降低含气量，混凝土相对粘稠，含气量偏大，减水剂后滞，浆体包裹性也比较差，对减水剂配方进行微调。第三次：将碎石比例进行调节至4:6，增加外加剂减水率，增加消泡成分降低含气量，混凝土轻微泌浆，坍落扩展度超标，对减水剂配方进行适当微调。第四次：增加增稠保水成分，混凝土各项性能指标达标，和易性状态良好。按照第四次试拌配方复验，自密实混凝土各项性能指标满足要求[1-2]。

3.2、搅拌站试拌情况

根据室内试拌效果确定，在保障原材料不发生改变的情况下，进行试拌，试拌自密实混凝土性能具体情况：第一盘：混凝土坍落扩展度为：670mm，含气量为8.2%，T500为4.2s，含气量偏高，出机后表面有浮浆层，对减水剂配方进行适当调整，使得含气量降低。第二盘：混凝土出机时，状态比较良好，扩展度符合实际要求，浮浆和第一盘相比较少，对减水剂配方继续进行调整。第三盘：混凝土状态相对良好，扩展度也满足实际要求，无明显气泡溢出。第四盘：对第三盘混凝土进行复核，混凝土状态相对良好，各项指标满足实际要求，无明显气泡、粘聚性较好、无泌水泌浆的现象，可明确混凝土状态，拌和站调整完毕。

4、揭板试验 

数据统计，在线外试验段共进行了18次自密实混凝土充填层的灌注，在灌注第1-18块板过程中，灌注施工及现场揭板后，存在以下问题：

（1）第1-4块板的表面有浮浆层，且产生大量气泡，切割断面之后发现石子均匀分布。原因：灌注时间在16:00，这个时候室外环境温度比较高，混凝土温度已经高达34℃，南方地区夏天天气炎热，轨道板会吸收水分，造成和轨道板间的水泥浆聚集，减水剂含量比较高[3]。

解决方法：对混凝土入模温度严格控制，保持其低于30℃，选择在一天当中气温较低时完成灌注，轨道板在安装之前先提前喷雾润湿，这样能够降低板腔温度，微调外加剂配方，降低含气量。

（2）第5-10块板面有松软发泡层，表面也出现了蜂窝麻面。原因：灌注速度太快，造成空气慢慢进入到自密实混凝土当中，且在排气孔聚集，因混凝土粘聚性与保水性比较差，这样造成混凝土灌注过程中，浆体慢慢上浮，气泡与浆体在板面集中，出现松软发泡层现象。

解决方法：在具体施工环节中，要对浇筑速度严格控制，要保证快慢速度恰当，河砂比较粗，可适当增加砂率，对材料用量进行微调，增加效果较好的增稠保水成分，提升混凝土的黏聚性。

（3）第11-18自密实混凝土出机性能不太稳定，流速以及坍落扩展度突然变大或变小，在搅拌环节中，混凝土流动度逐渐变差，浮浆厚，控制比较困难，揭板后混凝土表面的有松软浮浆层。原因：该地区的河砂比较匮乏，质量参差不齐，含泥量较高，造成混凝土坍损过快，对细骨料的实际含水率进行测试，能够发现与实际含水率之间存在较大误差。罐车内部未及时清理干净，有积水[4]。

解决方法：对进场河砂质量进行严格控制，并保证车车自检，对比较粗的河砂要使用过筛的方法，保证进场河砂质量稳定，细度模数质量均匀。对细骨料的含水率进行检测，保证检测结果与实际含水率相符，确保施工配合比一致。增加减水剂掺量以及混凝土敏感度。避免混凝土运输车罐体当中的残留水造成混凝土扩展度增加，严格控制拌和用水量。经过调整之后，混凝土状态良好，揭板后板面无明显气泡，切割后断面骨料分布比较均匀，满足验收要求[5]。

5、自密实混凝土试验分析与总结

（1）自密实混凝土出机坍落扩展度控制在620～650mm(视温度和气候确定)，扩展时间T500在3.5～4.5秒，含气量6～8%左右，整块板灌注时间应当控制在6-10min之内。

（2）灌注速度要合理控制，遵循“慢快慢”的原则，灌注至孔下方，混凝土液面慢慢升高到轨道板底，以较快速度进行灌注，注意混凝土接触到轨道板顶面，可放慢灌注速度，对灌注漏斗阀门进行调整，实现合理控制速度，在马上完成灌注时，要严格控制速度，避免灌注自密实混凝土太多，造成轨道板上浮[6]。

（3）灌注环节中，通过轨道板2个观察孔与模板四个角排气孔，观察自密实混凝土的实际流动情况，等到观察排气孔流出均质石子的混凝土时，可关闭灌注料斗阀门，停止灌注。

6、揭板试验分析与总结

（1）严格执行规章制度，固定原材料、配合比以及固化工艺，并对全过程加强监督检查。

（2）严格控制混凝土的质量，在保证材料合格的情况下，对所需材料进行科学存储、拌和以及运输，严格控制砂石料的质量，确保原材料质量相对稳定。严格控制拌和设备可能存在的计量误差，材料的误差范围要控制在1%左右，骨料误差控制在2%左右，定期对拌和站称量系统进行校验，及时调整误差。

（3）施工过程中，应当严格控制灌注时间与质量，保证施工工艺流程，严禁现场人工加水，否则可能会对混凝土的流动性与和易性产生直接影响，严重的情况下可能会导致混凝土丧失流动性。

7、结束语

文章针对铁路无砟轨道施工特点，通过CRTSIII型板式无砟轨道自密实混凝土揭板试验的研究，在施工工艺试验过程中逐步优化各项施工工序环节，形成科学的工艺方法，并对施工管理人员加强教育培训，提高其业务能力，掌握关键工序，从而更好的进行控制，有效指导无砟轨道有序施工。

参考文献：

[1]李昌宁, 戴宇, 高健. CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土揭板试验及质量控制研究[J]. 高速铁路技术, 2018, 6(5):4.

[2]李振伟. 铁路无砟轨道CRTSⅢ型板自密实混凝土揭板试验[J]. 智能城市, 2021(3):4.

[3]陈杰. CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土揭板试验及质量控制研究[J]. 中国室内装饰装修天地, 2019, 000(006):306.

[4]刘冠营. 高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土配制试验研究[J]. 铁道建筑, 2018, 58(8):4.

[5]邹志方. 高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土性能研究[J]. 四川建材, 2019, 45(12):3.

[6]张发志. 高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实混凝土施工工艺研究[J]. 工程技术与发展, 2019, 1(6):1.