CRTS Ⅲ型板式軌道結(jié)構(gòu)中自密實(shí)混凝土配比設(shè)計(jì)與施工

游 結(jié)

中鐵二十五局集團(tuán)第三工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000

CRTS Ⅲ型板式無(wú)砟軌道具有多種優(yōu)點(diǎn)，且為我國(guó)自主設(shè)計(jì)，現(xiàn)階段CRTS Ⅲ型板式無(wú)砟軌道已廣泛運(yùn)用于各條新建高鐵軌道中，其結(jié)構(gòu)形式主要是由軌道板、自密實(shí)混凝土充填層（8～11cm）、隔離層和鋼筋混凝土底座組成。其中，自密實(shí)混凝土充填層施工工序復(fù)雜，是CRTS Ⅲ型板式無(wú)砟軌道施工的關(guān)鍵一步，影響軌道板的整體施工質(zhì)量。自密實(shí)混凝土充填層的施工質(zhì)量與混凝土的配合比設(shè)計(jì)密切相關(guān)，混凝土的拌和性能和工作性能與配合比設(shè)計(jì)有關(guān)，當(dāng)混凝土的工作性能滿足要求時(shí)，合適的拌和性能可以提高施工效率和質(zhì)量。文章從CRTS Ⅲ型板具體施工實(shí)際出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)有規(guī)范規(guī)定的自密實(shí)混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)，對(duì)自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)提出更加具體合理的控制指標(biāo)，從而避免施工質(zhì)量問題的出現(xiàn)，提高整體施工質(zhì)量。

1 自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)

1.1 原材料

水泥選用P·O 42.5水泥；粉煤灰選用F類I級(jí)粉煤灰；礦粉選用S95級(jí)礦粉；膨脹劑選用Ⅱ型膨脹劑；黏度改性材料選用能夠改善自密實(shí)混凝土工作性能且不降低自密實(shí)混凝土力學(xué)和耐久性能的黏度改性材料；外加劑采用具有可泵、緩凝、高效減水的復(fù)合型外加劑；細(xì)集料采用Ⅱ區(qū)中砂、細(xì)度模數(shù)為2.4，含泥量為1.9%；粗集料采用粒徑為5～16mm的碎石，含泥量為0.3%；水為自來水；原材料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。

1.2 CRTS Ⅲ型板揭板試驗(yàn)

根據(jù)CRTS Ⅲ型板式無(wú)砟軌道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)的基本原則，合理選擇水膠比、礦物摻合料摻加量、單位用水量及砂率等主要參數(shù)，通過室內(nèi)試驗(yàn)確定自密實(shí)混凝土揭板試驗(yàn)的初始配合比，確保各項(xiàng)性能指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)施工要求，然后通過CRTS Ⅲ型板揭板試驗(yàn)調(diào)整自密實(shí)混凝土的配合比，得到最終的配合比，CRTSⅢ型板的揭板試驗(yàn)具體工序如下：自密實(shí)混凝土封邊→潤(rùn)濕模腔→灌注→養(yǎng)護(hù)揭板。

揭板試驗(yàn)具體操作過程如下：（1）自密實(shí)混凝土封邊。首先需根據(jù)施工規(guī)范確定自密實(shí)混凝土的施工模板，每塊軌道板的自密實(shí)混凝土灌注時(shí)，需2塊側(cè)模、2塊端模、4塊四角模板。除澆筑模板外，還需封邊模板，包括[14#槽鋼面板、8mm厚的扁鋼筋板，模板的四角部位設(shè)置導(dǎo)流槽用于混凝土導(dǎo)流，每個(gè)導(dǎo)流槽的高度需比自密實(shí)灌注模板高5mm，自密實(shí)混凝土封邊需嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行。（2）潤(rùn)濕。為保證充填層與混凝土之間黏結(jié)良好，在封邊模板安裝后，需要提前用噴霧器對(duì)軌道板腔這個(gè)接近封閉的空間進(jìn)行潤(rùn)濕，防止?jié)仓r(shí)軌道板自身的空隙吸收自密實(shí)混凝土中的游離水，影響自密實(shí)混凝土的拌和性能，最終使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生較多氣泡，揭板后出現(xiàn)蜂窩麻面的病害，但潤(rùn)濕不能過少也不能過量，應(yīng)保持適當(dāng)，宜為飽和面干狀態(tài)，表面允許有一定潮濕，但不得有積水和明水。（3）自密實(shí)混凝土灌注。自密實(shí)混凝土的灌注是揭板試驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)，在自密實(shí)混凝土入模前，必須檢測(cè)自密實(shí)混凝土的各項(xiàng)拌和性能，包括坍落擴(kuò)展度、擴(kuò)展時(shí)間T500。坍落擴(kuò)展度不能過小，含氣量不能太大，拌和物的溫度不能過高，否則會(huì)影響灌注質(zhì)量，保證混凝土的入模溫度在5～30℃，當(dāng)各項(xiàng)拌和性能指標(biāo)滿足規(guī)范要求時(shí)才能進(jìn)行灌注。

自密實(shí)混凝土澆筑時(shí)需要盡可能減少空氣的進(jìn)入，增大拌和物的含氣量，拌和物的含氣量對(duì)于成型狀況及硬化性能影響較大，含氣量過大會(huì)大幅度降低強(qiáng)度，由于模腔是四周封閉結(jié)構(gòu)，必須設(shè)置排氣孔用于灌注時(shí)將模腔內(nèi)的空氣排出，降低自密實(shí)混凝土的含氣量可提高成型質(zhì)量。自密實(shí)混凝土的灌注速度和自由傾落高度也會(huì)影響灌注質(zhì)量，速度不能過快或過慢，灌注時(shí)采用快慢相結(jié)合的方式進(jìn)行灌注，在直線段與曲線段灌注時(shí)采取不同的自由傾落高度，兩者結(jié)合以控制灌注質(zhì)量，避免充填不密實(shí)或者有大量氣泡的產(chǎn)生，同時(shí)保證下料的連續(xù)性，使得混凝土拌和物可以在軌道板下的封閉空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)連續(xù)流動(dòng)，這樣才能充填密實(shí)且氣泡較少。

除此之外，灌注時(shí)應(yīng)密切注意灌注混凝土的流動(dòng)情況及灌滿程度，通過觀察下料管口模板內(nèi)混凝土下降情況，并在灌注口的另外一側(cè)用木棒觸探混凝土流動(dòng)到的部位，檢查混凝土在軌道板下的流動(dòng)情況，當(dāng)流動(dòng)情況不良就及時(shí)調(diào)整混凝土下料速度，保證自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性。

1.3 施工質(zhì)量問題

通過試驗(yàn)室確定配合比后，現(xiàn)場(chǎng)灌注自密實(shí)混凝土充填層共18塊，在灌注第1塊板至第13塊板期間，灌注施工中及現(xiàn)場(chǎng)揭板后出現(xiàn)了如下問題。

（1）第1次澆筑采用的配合比如表1所示，采用配合比澆筑第1～7塊板，檢測(cè)新拌混凝土的各項(xiàng)性能指標(biāo)如表2所示。

表1 第1次澆筑采用的配合比 單位：kg/m3

表2 新拌混凝土性能指標(biāo)

第1～7塊板澆筑養(yǎng)護(hù)完成后，揭板后發(fā)現(xiàn)第1～7塊板表面出現(xiàn)浮漿層，并有大量氣泡，如圖1所示。通過反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，自密實(shí)混凝土澆筑完成后出現(xiàn)大量氣泡是因?yàn)樵跐仓^程中空氣不能及時(shí)排出，夾在軌道板與自密實(shí)混凝土之間形成大氣泡。結(jié)合自密實(shí)混凝土的控制指標(biāo)進(jìn)行分析：當(dāng)新拌混凝土的擴(kuò)展時(shí)間T500＞6s時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯大氣泡，此時(shí)混凝土的流動(dòng)性不足，充填模腔時(shí)間較長(zhǎng)不能充填密實(shí)。解決這種問題需要嚴(yán)格控制灌注混凝土?xí)r擴(kuò)展時(shí)間T500的檢測(cè)值≤5s；且應(yīng)控制混凝土入模溫度＜30℃，即在一天中氣溫較低時(shí)進(jìn)行灌注；軌道板安裝前進(jìn)行噴霧潤(rùn)濕，降低板腔溫度。

圖1 自密實(shí)混凝土充填層表層浮漿層

（2）通過第1～7塊板的揭板試驗(yàn)后，調(diào)整自密實(shí)混凝土的配合比，澆筑第8～13塊板，所采用的配合比如表3所示，新拌混凝土性能指標(biāo)如表4所示。

表3 第2次澆筑采用的配合比 單位：kg/m3

表4 新拌混凝土性能指標(biāo)

第8～13塊板澆筑養(yǎng)護(hù)完成后，揭板發(fā)現(xiàn)板面存在松軟發(fā)泡層，表面出現(xiàn)蜂窩麻面，如圖2所示。通過對(duì)配合比及拌和性能測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)混凝土擴(kuò)展度＞680mm，混凝土包裹性差，在混凝土灌注過程速度過快，導(dǎo)致混凝土灌注過程中漿體上浮，石子下沉，氣泡和漿體集中在板面，從而產(chǎn)生松軟發(fā)泡層現(xiàn)象。將灌注混凝土擴(kuò)展度控制在620～670mm，并嚴(yán)格控制澆筑速度，采用快慢相結(jié)合的方式進(jìn)行灌注；調(diào)整外加劑組分，摻入增稠保水成分，提高混凝土黏聚性，能夠預(yù)防此病害的出現(xiàn)。

圖2 自密實(shí)混凝土充填層表面蜂窩麻面

（3）調(diào)整自密實(shí)混凝土的配合比，澆筑第14～18塊板，采用的配合比如表5所示，測(cè)試性能指標(biāo)如表6所示，得到的自密實(shí)混凝土狀態(tài)及揭板試驗(yàn)后的狀態(tài)良好。

表5 第3次澆筑采用的配合比 單位：kg/m3

表6 新拌混凝土性能指標(biāo)

由揭板試驗(yàn)可以看出，經(jīng)調(diào)整的配合比，自密實(shí)混凝土的工作性能、可泵性、體積穩(wěn)定性及力學(xué)性能良好，澆筑的軌道板無(wú)明顯病害，如圖3所示。

圖3 自密實(shí)混凝土填充層表面無(wú)明顯病害

2 配合比設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量

根據(jù)此次揭板試驗(yàn)的效果，對(duì)比國(guó)內(nèi)現(xiàn)行的自密實(shí)混凝土應(yīng)用規(guī)范可發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)規(guī)范對(duì)自密實(shí)混凝土應(yīng)用時(shí)性能的要求較為寬泛，難以適應(yīng)具體施工實(shí)際，當(dāng)自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)按照現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的性能指標(biāo)進(jìn)行時(shí)，實(shí)際施工會(huì)出現(xiàn)各種質(zhì)量問題。文章根據(jù)試驗(yàn)情況及有關(guān)文獻(xiàn)，提出了更加具體有效的自密實(shí)混凝土性能指標(biāo)，自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮更加具體的性能指標(biāo)才能保證施工質(zhì)量，如表7所示。經(jīng)實(shí)際施工與試驗(yàn)證明，按照表7所示的性能指標(biāo)值配制的混凝土能夠提升施工質(zhì)量，保證工作性能。

表7 新拌混凝土性能指標(biāo)總結(jié)

3 結(jié)論

（1）自密實(shí)混凝土配制時(shí)應(yīng)嚴(yán)格挑選原材料的種類及摻量。砂率影響自密實(shí)混凝土流動(dòng)性及黏聚性，要根據(jù)河砂質(zhì)量選擇合理的砂率，試驗(yàn)總結(jié)砂率控制在50%的效果比較好。

（2）自密實(shí)混凝土的配合比設(shè)計(jì)會(huì)影響自密實(shí)混凝土的拌和性能及工作性能，與自密實(shí)混凝土的施工質(zhì)量關(guān)系密切，按照文章揭板試驗(yàn)總結(jié)確定的性能指標(biāo)配制的自密實(shí)混凝土，能夠減少自密實(shí)混凝土的部分病害。

（3）自密實(shí)混凝土施工需嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，應(yīng)從源頭把關(guān)，在保證材料合格的情況下，應(yīng)嚴(yán)格控制拌和設(shè)備的計(jì)量誤差，做到定期、不定期對(duì)拌和站稱量系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn)，及時(shí)調(diào)整控制誤差范圍?；炷脸鰴C(jī)及澆筑過程中應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土的擴(kuò)展度及流速。

（4）施工過程嚴(yán)格控制灌注時(shí)間及灌注質(zhì)量，確保施工工藝流程順暢，各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求后方可進(jìn)行灌注并一次性澆筑完成，嚴(yán)禁分多次灌注。