CRTS II型板式無砟軌道底座板缺損修復工藝研究

楊建鋒 朱玉雪 王 健 尹潤平

（1中國鐵路北京局集團有限公司工務部，北京100165；2中國建筑材料科學研究總院，北京100024；3中建材中巖科技有限公司，北京100024）

CRTSII型板式無砟軌道與其它類型無砟軌道的明顯區(qū)別在于全線軌道板和橋上底座板均為縱向連續(xù)結構，這是CRTS II型板式無砟軌道系統(tǒng)的基本特點。CRTSII型板式無砟軌道橋梁段自下而上的結構為混凝土軌道板、瀝青砂漿墊層、混凝土底座板、“兩布一膜”滑動層、側向擋塊。底座板為縱向跨梁縫連續(xù)結構。

調研結果顯示，部分路段存在無砟軌道底座板缺損、鋼筋裸露現(xiàn)象，個別鋼筋上拱高出CA砂漿層，造成行車安全隱患。依托中國鐵路北京局集團有限公司科技研究開發(fā)計劃課題，本文選取不同類型修復材料進行對比研究，以力學性能、粘接性能及粘接耐久性為研究目標，對材料進行優(yōu)化選擇，以適應高速鐵路無砟道床混凝土修復天窗時間短、力學性能要求高和粘接耐久性高的特點。

1 試驗方法

材料優(yōu)化選擇按照TG/GW 115-2012《高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則（試行）》附表11-1技術要求執(zhí)行，2 h抗壓強度≥10 MPa、28 d抗壓強度≥50 MPa、28 d粘接強度≥2.5 MPa。由于我國高速鐵路無砟道床結構處于凍融循環(huán)環(huán)境中且有快速通車需求，本研究提出了2 h粘接強度≥2.5 MPa、粘接耐久性試驗后粘接強度≥2.5 MPa的技術要求。

混凝土抗壓和抗折強度測試參照GB/T 50081-2002《普通混凝土力學性能試驗方法標準》執(zhí)行?；炷琳辰幽途眯栽囼瀰⒄誅L/T 5126-2001《聚合物改性水泥砂漿試驗規(guī)程》執(zhí)行。粘接耐久性試驗方法：正拉粘接強度試件養(yǎng)護至規(guī)定齡期后，進行凍融循環(huán)，（20±2）℃水中浸泡 18h、（-20±3）℃低溫箱 3h、（50±3）℃高溫箱3h，凍融循環(huán)10次后進行正拉粘接強度測試。

2 結果與討論

表1 混凝土傷損修補材料基本性能指標

2.1 力學性能

由于普通水泥砂漿（CM）界面粘接力不足，故選用粘接力較高的聚合物修補砂漿（PM）作為對比樣，該砂漿具有高強、無收縮、高粘接強度的特性；選用環(huán)氧樹脂基快速修補材料（ZY-TS）作為對比樣，該材料具有高強、高粘接、低收縮、粘接耐久性好等特性。

將材料按照配比分別攪拌均勻，在規(guī)定時間內成型于4 cm×4 cm×16 cm砂漿試模中，20℃養(yǎng)護至規(guī)定齡期，測定其抗壓強度值、抗折強度、粘接強度，試驗結果見表1。

由表1可知，普通水泥砂漿（CM）和聚合物修補砂漿（PM）抗壓、抗折和體積收縮均符合維修規(guī)則要求，但粘接強度不足?；炷翐p傷修補材料（ZY-TS）2h粘接強度大于聚合物修補砂漿28d粘接強度，且能夠在2h內滿足通車要求。

水泥基材料具有膠凝特性，水泥與水作用，生產(chǎn)水化產(chǎn)物水化硅酸鈣凝膠（C-S-H Gel），從而將骨料膠結為整體結構。因此，使用水泥基材料進行界面黏結時，界面處于潤濕狀態(tài)有利于提高其界面粘接強度，其干粘接強度較低。但由于水泥砂漿（CM）水化過程會產(chǎn)生干燥收縮、自生收縮、化學收縮等現(xiàn)象，不利于界面粘接強度的提高，需使用其它材料對其進行改性。

聚合物修補砂漿（PM）在普通水泥砂漿基礎上增加了膨脹劑及膠黏劑組分，改善其體積收縮性能及粘接性能，但力學性能下降。試驗可知，材料收縮率由0.043%減低至0.007%，材料28 d粘接強度由1.02 MPa提高至2.20 MPa，但依然不能滿足高速鐵路無砟軌道維修規(guī)則要求。

3.2 粘接耐久性

表2 混凝土缺損修補材料粘接耐久性

由表2可知：混凝土損傷修補材料凍融前拉伸粘接強度遠高于砂漿；砂漿試件拉伸粘接強度隨凍融循環(huán)次數(shù)的增加而下降，凍融10次后粘接強度不足1.0 MPa，不滿足維修規(guī)則要求；修補料凍融后粘接強度略有降低、凍融10次后降低較多，但仍高于砂漿凍融前粘接強度，且凍融后依然滿足維修規(guī)則要求。

出現(xiàn)病害路段年平均氣溫14℃，最冷月1月份的多年平均氣溫-1℃左右，最熱月7月份的多年平均氣溫27℃左右。因此，試驗條件下的凍融循環(huán)溫度為-20℃～50℃，無砟道床混凝土實際經(jīng)受的凍融循環(huán)為-1℃～27℃，試驗條件更為苛刻。修復材料在更為苛刻的條件下可滿足粘接性能需求，因此，推測其在實際修復工程中可滿足使用需求。

水泥基材料在經(jīng)歷凍融循環(huán)時，先在20℃水中進行飽水，水分進入混凝土毛細孔內，降溫階段水分結冰產(chǎn)生凍脹壓力，導致混凝土開裂；升溫階段冰融化；再次降溫時水分進入毛細孔及裂縫中，凍脹應力進一步增大，使聚合物砂漿及標準砂漿試塊基體強度降低、界面粘接力變弱。而環(huán)氧樹脂基修補材料具有憎水特性，其吸水率僅為0.1%，進行粘接耐久性試驗過程中，凍融循環(huán)僅對標準砂漿試塊起破壞作用，對界面粘接力的影響較聚合物砂漿更小，其下降幅度更小。

4 結論

（1）ZY-TS混凝土損傷修補材料為環(huán)氧樹脂基材料，其2 h粘接強度2.73 MPa、2 h抗壓強度69.6MPa、粘接耐久性試驗后粘接強度為2.69 MPa，可滿足高速鐵路無砟道床底座板混凝土修復要求。

（2）水泥基材料粘接強度不足，提高其粘接強度時力學性能下降，均不能滿足高速鐵路無砟道床混凝土維修要求。

（3）ZY-TS混凝土損傷修補材料具有憎水特性，粘接耐久性試驗中凍融循環(huán)僅對所使用的標準砂漿試塊起破壞作用，因此，其粘接耐久性優(yōu)于水泥基材料。