檢測(cè)10淺析岔區(qū)板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土配合比的選定

1、<p>　　淺析岔區(qū)板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土配合比的選定</p><p><b>　　張維鵬 姜鵬鯤</b></p><p>　　（中鐵十七局集團(tuán)物資有限公司 山西太原）</p><p>　　摘要：本文根據(jù)岔區(qū)板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的特殊性以及施工特點(diǎn)，結(jié)合以往的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)自密實(shí)混凝土配合比進(jìn)行了優(yōu)化改良，確保了津秦鐵路客運(yùn)專(zhuān)線岔區(qū)

2、板式無(wú)砟軌道鋪設(shè)任務(wù)的順利進(jìn)行，為今后此類(lèi)施工提供參考。</p><p>　　關(guān)鍵詞：板式無(wú)砟軌道 自密實(shí)混凝土 配合比</p><p><b>　　工程概況</b></p><p>　　津秦鐵路客運(yùn)專(zhuān)線是我國(guó)高速鐵路建設(shè)在京津冀經(jīng)濟(jì)區(qū)的重要工程，高質(zhì)量的完成任務(wù)能保證并促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。津秦鐵路客運(yùn)專(zhuān)線設(shè)計(jì)時(shí)速350公里，在正線

3、岔區(qū)采用了預(yù)埋套管式道岔板結(jié)構(gòu)。根據(jù)津秦鐵路客專(zhuān)公司的任務(wù)安排，津秦鐵路客專(zhuān)全線的岔區(qū)板式無(wú)砟軌道的鋪設(shè)任務(wù)全部由我單位完成，包括軍糧城北（橋上采用CA砂漿）、濱海、濱海北、唐山、老莊子、灤河、北戴河等七站共60組道岔板的鋪設(shè)，其中26組18#單開(kāi)道岔板、32組18#渡線道岔板、2組42#道岔板，總數(shù)量共計(jì)1252塊，最長(zhǎng)道岔板長(zhǎng)度為5.90m，最寬道岔板寬度為4.959m，厚度均為 24cm。</p><p>

4、<b>　　二、工程特點(diǎn)</b></p><p>　　道岔區(qū)是高速鐵路板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的特殊區(qū)，其既是軌道結(jié)構(gòu)受不確定荷載幾率或頻率的最高區(qū)，也是整條線路的易損區(qū)和線路養(yǎng)護(hù)與維修的重點(diǎn)區(qū)。因此，道岔區(qū)一般采用了與其他區(qū)段不同的軌道結(jié)構(gòu)形式，其自上而下主要由道岔、預(yù)制道岔板、支承墊層、找平層和防凍層等構(gòu)成。其中支承墊層（要求設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C40）是其關(guān)鍵部位且屬于典型的狹長(zhǎng)板狀結(jié)構(gòu)，不僅起到支撐

5、、承力與傳力的作用，還起到填充與調(diào)整道岔板高度的作用。這就要求澆筑的墊層材料不僅要具有良好的力學(xué)性能、高度穩(wěn)定性（低收縮與徐變）和良好的耐久性（抗凍、抗裂和抗疲勞），還要具有高的流動(dòng)性與填充性，即在無(wú)需要外力振搗的情況下就可以密實(shí)填充于預(yù)制道岔板與找平層間的空間，從而硬化后構(gòu)成充盈飽滿的墊層，進(jìn)而確保墊層結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)。若采用普通混凝土作為填充料時(shí)，由于施工空間狹窄，無(wú)法進(jìn)行振動(dòng)，因而不能保證結(jié)構(gòu)充分填充密實(shí)。而自密實(shí)混凝土材料具有較高

6、的流動(dòng)性和自填充性，無(wú)需振動(dòng)就能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的流動(dòng)以及在結(jié)構(gòu)空間中的自填充和自密實(shí)，能有效解決支承層結(jié)構(gòu)難施工的問(wèn)題。</p><p><b>　　自密實(shí)混凝土的特點(diǎn)</b></p><p>　　自密實(shí)混凝土可用于難以澆筑甚至無(wú)法澆筑的結(jié)構(gòu)，能解決傳統(tǒng)混凝土施工中的漏振、過(guò)振以及鋼筋密集難以振搗等問(wèn)題，可保證鋼筋、預(yù)埋件、預(yù)應(yīng)力孔道的位置不因振搗而錯(cuò)位；增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的

7、自由度；不需要振搗，可以澆筑成型形狀復(fù)雜、薄壁和密集配筋的結(jié)構(gòu)；大幅降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人工數(shù)量；有效地提高了混凝土品質(zhì)，具有良好的密實(shí)性、力學(xué)性能、耐久性；施工自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高，能夠縮短工期，從整體上降低綜合成本。</p><p>　　當(dāng)然，自密實(shí)混凝土也有它的不足之處，根據(jù)以往施工情況表明：自密實(shí)混凝土存在分層、離析、收縮大、抗疲勞性差等不足，這不僅嚴(yán)重影響墊層與其相連結(jié)構(gòu)的粘結(jié)強(qiáng)度，還造成底座與道

8、岔板兩層間接觸區(qū)的耐磨性、抗沖擊性與抗疲勞性變差，進(jìn)而嚴(yán)重威脅著道岔區(qū)軌道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和可靠度，降低使用壽命。如何解決這些問(wèn)題成為配合比設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。</p><p><b>　　配合比的選定</b></p><p>　　1、原材料主要選定思路</p><p><b>　　1.1 水泥</b></p><

9、p>　　由于自密實(shí)混凝土中往往摻有大量粉煤灰、礦粉等礦物摻合料，如果水泥中再含有較多的礦物摻合料，則可能引起硬化混凝土強(qiáng)度發(fā)展異常等問(wèn)題，所以對(duì)于自密實(shí)混凝土宜選用不含礦物摻合料或礦物摻合料含量較少的硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥。本文所選用水泥為唐山冀東水泥股份有限公司P.O42.5水泥。</p><p><b>　　1.2 礦物摻合料</b></p><p>　

10、　自密實(shí)混凝土膠凝材料用量較大，為降低自密實(shí)混凝土早期水化熱和硬化混凝土收縮，提高其耐久性，一般在自密實(shí)混凝土膠凝材料體系中摻入大量礦物摻合料。目前鐵路混凝土中常用的礦物摻合料以粉煤灰和礦粉為主。由于粉煤灰的質(zhì)量不是很穩(wěn)定，本文選用質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定的唐山雙龍建材有限公司S95級(jí)礦粉作為礦物摻合料。</p><p><b>　　1.3 膨脹劑</b></p><p>　　由

11、于自密實(shí)混凝土存在著收縮大的缺陷，為了抑制其收縮在選定配比的時(shí)候我們加入適量的膨脹劑，本文選用北京建筑工程研究院的膨脹劑。</p><p><b>　　1.4 細(xì)骨料</b></p><p>　　由于工作性需要，自密實(shí)混凝土的砂率一般較高，通過(guò)提高水泥砂漿的含量，而使拌合物獲得高的流動(dòng)性。若選用粗砂，由于細(xì)顆粒較少，會(huì)降低混凝土拌合物的粘聚性，且拌合物流動(dòng)性差。而細(xì)砂

12、中粗顆粒含量低，采用細(xì)砂配制的自密實(shí)混凝土強(qiáng)度和彈性模量等力學(xué)性能在一定程度上低于采用中砂配制的自密實(shí)混凝土。因此本文選用河北盧龍中砂。</p><p><b>　　1.5 粗骨料</b></p><p>　　由于岔區(qū)板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)空間狹窄，粗骨料粒徑過(guò)大，會(huì)影響拌合物的鋼筋間隙通過(guò)性。而且，粗骨料粒徑過(guò)大也會(huì)增大拌合物中粗骨料的分層離析幾率，粒徑較大的粗骨料還會(huì)增

13、加內(nèi)摩擦，從而增大拌合物流動(dòng)阻力，不利于拌合物在狹窄空間中的流動(dòng)填充。因此本文選用粒徑良好的玉田5-10mm碎石。</p><p><b>　　1.6 外加劑</b></p><p>　　高效減水劑是配制自密實(shí)混凝土必不可少的成分。聚羧酸減水劑具有摻量低、減水率高、拌合物粘滯阻力小等優(yōu)點(diǎn)，而且相比其他類(lèi)型的高效減水劑，聚羧酸系減水劑還能降低混凝土的收縮性能，可以在一定

14、程度上彌補(bǔ)自密實(shí)混凝土往往收縮較大的缺陷。本文選用北京建筑工程研究院AN4000聚羧酸高效減水劑。</p><p><b>　　1.7 增稠劑</b></p><p>　　為了使拌合物在高流動(dòng)性條件下獲得適宜的粘度、良好的粘聚性而不離析，可采用粘度改性劑或增稠劑。</p><p>　　自密實(shí)混凝土配合比及拌合物性能</p><

15、;p>　　根據(jù)《京滬高速鐵路道岔板充填層自密實(shí)混凝土?xí)盒屑夹g(shù)要求》和以往經(jīng)驗(yàn)，膠凝材料用量不宜大于600Kg/m3，用水量不宜大于190Kg/m3，取膠凝材料用量為580 Kg/m3，取用水量為175 Kg/m3，則水膠比為0.30。根據(jù)之前試配經(jīng)驗(yàn)取礦粉摻量為膠材總量的30.0%，膨脹劑摻量為膠材總量的6.0%，計(jì)算得出礦粉用量為174Kg，膨脹劑用量為35Kg,水泥用量為371Kg。 根據(jù)北京建筑工程研究院提供的外加劑摻量2.

16、1%以及增稠劑摻量1.0%計(jì)算得出外加劑用量為12.18Kg，增稠劑用量為5.8Kg。根據(jù)碎石的顆粒級(jí)配情況取砂率為55%，再根據(jù)假定容重計(jì)算骨料用量為砂：850Kg,碎石：695Kg。</p><p>　　對(duì)所選配合比進(jìn)行試配調(diào)整，并且通過(guò)調(diào)整外加劑和增稠劑用量來(lái)將拌合物狀態(tài)調(diào)整到最佳，具體情況如下：</p><p>　　自密實(shí)混凝土配合比情況：</p><p>

17、　　對(duì)試拌混凝土拌合物性能進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下：</p><p>　　通過(guò)對(duì)比三個(gè)配合比新拌混凝土的拌合物性能不難看出配合比1外加劑摻量低，混凝土擴(kuò)展度小且損失大，流動(dòng)性差且有輕微泌水；配合比2拌合物流動(dòng)性良好，但是損失較大且有少量泌水；配比3拌合物流動(dòng)性最好且擴(kuò)展度損失很小，能夠滿足施工要求，增稠劑的引入使得部分自由水被吸附，無(wú)泌水。因此最終確定配合比：水泥371、礦粉174、膨脹劑35、砂850、碎石695、水

18、175、外加劑12.18、增稠劑5.8。</p><p>　　自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能和耐久性</p><p>　　對(duì)配比3進(jìn)行跟蹤試驗(yàn)，最終測(cè)的其力學(xué)性能和耐久性如下表：</p><p>　　從表中數(shù)據(jù)可以看出，此配比28天強(qiáng)度大于40MPa，力學(xué)性能和耐久性能均滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　自密實(shí)混凝土配合比施工</p&g

19、t;<p>　　津秦鐵路客運(yùn)專(zhuān)線岔區(qū)板式無(wú)砟軌道于2012年4月開(kāi)始鋪設(shè)，從混凝土拌合物性能、力學(xué)性能和耐久性能以及拆模后的外觀質(zhì)量看，該配合比的效果比較理想，均能滿足施工要求，符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。截止2012年8月底已經(jīng)順利完成5個(gè)站的鋪設(shè)任務(wù)，且順利通過(guò)鐵道部道岔板鋪設(shè)的首組驗(yàn)收，進(jìn)一步驗(yàn)證了本文提出的配比方案是可行的。</p><p><b>　　小結(jié)</b></p&

20、gt;<p>　　伴隨著高速鐵路的發(fā)展，岔區(qū)板式無(wú)砟軌道自密實(shí)混凝土整體施工水平的不斷提高，</p><p>　　達(dá)到其性能指標(biāo)的要求有不同的技術(shù)途徑，本文只作參考；</p><p>　　通過(guò)本客運(yùn)專(zhuān)線道岔板的鋪設(shè)，說(shuō)明文中所提自密實(shí)混凝土配合比的方案是可行的，</p><p>　　采用增稠劑和聚羧酸高效減水劑雙摻方案，可以降低水膠比和減小混凝土擴(kuò)展度

21、的損失，為道岔板的順利鋪設(shè)提供了可靠保證；</p><p>　　混凝土的拌合溫度和環(huán)境溫度直接影響到混凝土的擴(kuò)展度損失，溫度的升高容易</p><p>　　造成混凝土拌合物自由水分的蒸發(fā)造成損失，要特別注意施工溫度；</p><p>　　4、原材料的質(zhì)量嚴(yán)重影響到混凝土的擴(kuò)展度及其損失，尤其是骨料的含泥量、泥塊含量以及外加劑質(zhì)量的穩(wěn)定性對(duì)混凝土拌合物的流動(dòng)性影響重大

22、，因此施工過(guò)程中必須嚴(yán)格控制。</p><p><b>　　[參考文獻(xiàn)]</b></p><p>　　[1]胡華峰，孫明智，謝永江. 京滬高速鐵路道岔板充填層自密實(shí)混凝土?xí)盒屑夹g(shù)要求. 北京. 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院. 2010；</p><p>　　[2] 王金，薛吉崗，謝永江. 鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10424-2010）.北京.

23、中華人民共和國(guó)鐵道部.2012；</p><p>　　[3] 謝永江，朱長(zhǎng)華，劉世安. 鐵路混凝土（TB/T3275-2011）.北京.中華人民共和國(guó)鐵道部.2012。</p><p><b>　　[作者簡(jiǎn)介]</b></p><p>　　張維鵬（1986-），男，河北衡水人，中鐵十七局集團(tuán)物資有限公司，試驗(yàn)員，2009年畢業(yè)于安徽理工大學(xué)無(wú)機(jī)

24、非金屬材料專(zhuān)業(yè)，學(xué)士學(xué)位。</p><p>　　聯(lián)系電話：15931520262； 電子郵箱：chenzhangshengri@163.com。</p><p>　　姜鵬鯤（1986-），男，內(nèi)蒙古通遼人，中鐵十七局集團(tuán)物資有限公司，試驗(yàn)員，2010年畢業(yè)于西安科技大學(xué)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)，學(xué)士學(xué)位。</p><p>　　聯(lián)系電話：15133938414； 電