合理选用原材料配制高速铁路无砟道床低收缩混凝土减少道床板开裂

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1、合理选用原材料配制高速铁路无砟道床低收缩混凝土减少道床板开裂[摘要]：系统的阐述了高速铁路无砟道床混凝土开裂的形式，并对其的形成原因作了详尽的说明，通过优选配合比参数，通过试验得出了采用当地原材料时，各种相关因素对混凝土收缩的影响，进而确定采用当地原材料制备低收缩道床板混凝土时应遵循的原则，对如何配制高速铁路无砟道床低收缩混凝土，控制和减少道床板混凝土裂纹，有着很强的指导和借鉴作用。[关键词]：双块式轨枕建场选址规划设计关键技术1.概述随着我国铁路事业的迅猛发展，无砟道床在客运专线和高速铁路上得到了普遍的应用。众所周知，控制和减少道床板裂纹是无砟轨道施工的关键环节，在施工过程

2、中必须采取相应措施尽量减少无砟道床产生裂纹。本文以已经建设完成并经过2个冬季冻融循环检验的的新建兰新铁路第二双线的无砟道床为例，针对当地恶劣的气候条件，在对双块式无砟轨道产生裂纹进行分析的基础上，依据当地原材料情况，研究配制低收缩混凝土，为减少道床板混凝土裂纹的产生，提供研究和借鉴。2.道床板混凝土主要裂缝形式及分析目前，国内双块式无砟轨道结构已经在武广高速和郑西等客运专线使用，工程实践表明，双块式无砟轨道道床板混凝土的开裂情况较为普遍，在混凝土养护结束即有裂纹出现。裂缝的主要形式有横跨混凝土道床板整个宽度的横向裂缝以及在轨枕四角出现的八字形裂缝等。横向裂缝沿着轨道的铺设方向

3、，经过一定间隔产生，八字形裂缝发生在轨枕周围，且水平对应的两个轨枕的相对着的角上的八字裂缝容易相接，形成横跨整个道床板的贯穿裂缝。道床板混凝土主要裂纹存在几种形式见表2-1。经分析，上述裂缝大多因为混凝土发生收缩变形时受到约束产生的，主要影响因素有以下几个方面：（1）结构设计：在CRTSI型双块式无砟轨道中，道床板与双块式轨枕的周边属于新旧混凝土结合部位，轨枕表面无附加处理措施，造成新旧混凝土粘结较差，易产生离缝；同时，道床板现浇混凝土在轨枕折角处因不同方向的收缩，产生应力集中，进而引发裂缝；此外，双块式无砟轨道道床的基本结构为路基基床表层+混凝土支承层+（道床板混凝土、双块

4、式轨枕、钢筋桁架）+扣件和钢轨，道床板、支承层和双块式轨枕三者之间混凝土的强度等级、浇筑时间差异较大，易造成变形不同步而导致开裂。（2）温度应力：混凝土浇筑后，水泥水化产生的大量水化热主要是在前3d释放，大量的水化热会导致内部温度快速上升，而混凝土表面与环境温度接近，容易形成较大的内外温差。内部的高温导致内部混凝土热胀，在混凝土表面产生一定的拉应力，当拉应力超过硬化过程中混凝土的抗拉强度极限时，在混凝土表面就会产生裂缝。（3）混凝土材料的不均匀：混凝土不均匀性主要包括水胶比不均匀、骨料分布不均匀和强度不均匀，易造成道床板混凝土在垂直、水平方向和局部产生分布不均匀现象，不均匀材

5、料间存在较大变形的差异，易导致混凝土开裂。（4）塑性收缩：塑性收缩是造成道床板混凝土产生早期裂纹的主要原因。道床板混凝土施工具有表2-1道床板混凝土主要裂缝形式裂缝形式裂缝成因裂缝出现时间形态调查结果数量规律性结构受力裂缝混凝土结构在设计荷载或其他外力作用下所引起的裂缝数十天及以上/无/数十天及以上多有收缩变形约束裂缝混凝土干缩、温度变化因受到约束作用所引起的约束拉伸裂缝单条，深度较深个别贯通塑态裂缝混凝土在浇筑后呈塑性状态时因收缩或沉降等所引发的裂缝数小时至1天龟裂，少量短收缩裂纹，深度浅少无线路长和环境复杂等特点，施工时通常采用人工抹面的方式处理混凝土表面，造成处于塑性阶

6、段的混凝土在较长时间内暴露在空气中，表层混凝土失水较快，一旦混凝土中的水分蒸发速度超过其泌水速度，表层混凝土就会稠硬收缩，当其强度不足以抵抗收缩受限所引起的拉应力时，就会开裂。（5）干燥收缩：干燥收缩是指在养护停止后，混凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔水、凝胶水和吸附水而发生的长度或体积的减少，是一种不可逆收缩，其主要是由半径小于100nm的毛细孔失去水分而产生毛细孔压力造成的收缩，一般认为混凝土中自由水越多，可蒸发的水量越大，其干燥收缩就会越大。降低道床板混凝土裂缝的产生，需从结构、材料、施工三个方面入手。结构方面：设置伸缩缝、调整道床板配筋率、改变轨枕外观型式。材料方面：

7、从原材料品质、配合比参数着手提高混凝土匀质性，降低混凝土的收缩、水化热及刚度。施工方面：采取适宜的施工工艺措施和养护措施。本文重点从材料方面阐述胶凝材料用量、矿物掺和料种类、砂率以及含气量对混凝土收缩的影响（因道床板混凝土考虑强度及耐久性要求，水胶比的变化区间较窄，故本文未将水胶比纳入研究对象），从而确定低收缩混凝土的制备技术，为增强双块式无砟轨道的混凝土体积稳定性，降低开裂风险提供技术支持。3.试验研究3.1试验方案选择优化道床板混凝土配合比基本参数（胶凝材料用量、掺和料种类、砂率和含气量），以制备出