自密实混凝土充填层主要质量缺陷及防治措施

秦训松 赵争科

CRTS III型板式无砟轨道是我国高速铁路建设采用的主要轨道结构形式，其施工质量是影响轨道结构耐久性及运营效果的关键因素。前期客专建设及工务验收的经验表明，充填层的质量问题主要表现为充盈度不够、充填层表面形成了浮浆层和轨道板上浮超标，本文针对这些问题出现的原因进行了详细分析，同时提出了相应的解决措施。

无砟轨道结构因具有高平顺性、高稳定性，适应高速铁路内在需求，同时耐久性好和可靠性高，显著减少后续维修工作量，在高速铁路发展过程中逐步占据轨道结构主流。德国和日本是高铁无砟轨道技术的两个主要先行者，20 世纪 60 年代开始，各自相对独立并成体系地研发出延续至今的高速铁路无砟轨道技术。我国无砟轨道技术研发始于 20 世纪 60 年代，主要目的是解决长大隧道养护维修困难的问题，这与德国及日本高速化的主导目标有区别，至 20 世纪 90 年代前期，国内高速铁路无砟轨道研究更多限于理论层面。20 世纪 90 年代中期后，在原铁道部组织下，高速铁路无砟轨道研发及应用进入快速发展阶段，秦沈客运专线多区段桥上试铺无砟轨道，赣龙线隧道内也试铺了无砟轨道，2004 年在遂渝线进行了无砟轨道综合试验段关键技术研究，第一次在路基段铺设了无砟轨道，积累了大量试验数据和设计、施工的宝贵经验。我国逐渐形成了板式无砟轨道和整体道床两种无砟轨道结构形式，包括CRTS I型、CRTS II型和CRTS III型板式无砟轨道结构，以及CRTS I型和II型双块式无砟轨道结构形式。而CRTS III型板式无砟轨道是具有完全自主知识产权的轨道结构形式，因此，在我国今后高铁的建设以及高铁走出去战略中，都将作为高铁建设采用的主要轨道结构形式。自密实混凝土作为III型板式无砟轨道结构的填充调整材料，其施工质量影响了无砟轨道结构的耐久性和服役性能。以往经验表明，自密实混凝土的施工质量较为敏感，难以控制。因此，本文针对无砟轨道自密实混凝土存在的质量问题，分析了原因，并且提出了解决的方法与措施。

一、主要质量缺陷以及防止措施

1.充盈度不足

（1）不足的原因

①自密实高性能混凝土入模扩展度太小。在自密实高性能混凝土当中，主要的性能指标包括入模扩展度，不同无砟轨道具有不同标准的入模扩展度，例如武咸城际规定的无砟轨道的入模扩展度为650到750mm，而铁路总公司的规范要求坍落度小于等于680mm。一般来说，如果气温较高则偏向大的数据，反之则小，最重要的就是对不同时段的气温要有较好的把控，因为扩展度的大小随着气温的改变而改变。

②环境温度较高。有时候在各项指标都达标的时候也会出现灌注充盈度不足这个问题，出现这个问题的主要原因就是外界环境的温度比较高，根据对多个地方的测量发现，当气温高于30摄氏度的时候，充填层由于四周密封，空气不流通，所以充填层内气温要明显比外界环境气温高。当自密实高性能混凝土在进入到气温比较高的充填层当中，那么该混凝土当中的水分就会快速蒸发掉，气空流动速度就会变慢，混凝土很容易变得干硬，这样在灌注的时候极易发生充盈度严重不足的现象，从而致使灌注失败。

（2）防止措施

①合理选择入模扩展度。在灌注的时候要选择适合的入模扩展度，与当时气温相符且既能顺利完成灌注又有质量保证的最佳扩展度就是适合的入模扩展度。常情况下，如果自密实高性能混凝土的扩展度比适合的入模扩展度要小，那么就认为其入模扩展度较小，按照正常的扩展度规定，要以扩展度650毫米作为基线，不得小于650毫米，如果气温升高，则扩展度增大，在灌注的时候要尽量防止因扩展度太小而导致充盈度不足的问题出现。

②在灌注施工的时候尽量不选择气温较高的时段。夏天由于气温较高，所以尽量不要在夏天对无砟轨道充填层进行灌注施工，这样可以确保灌注的质量。如果必须在夏季进行灌注施工，要尽量避开温度较高的时段，最好是在晚上温度不高的时段进行施工，同时要做好保坍工作，避免自密实高性能混凝土在灌注的过程中坍损较快，从而导致无法正常进行灌注施工。

2.浮浆层

（1）形成原因

浮浆层也就是发泡层，是指具有一定厚度的松软层，该层形成的主要位置在充填层的表层，与无砟轨道板相连接，对二者的连接力都有影响。已经完成灌注的充填层和无砟轨道板的底板之间出现裂缝就是浮浆层主要表现形式，浮浆层也是无砟轨道质量验收不合格的关键指标。形成浮浆层的主要原因就是自密实高性能混凝土离析，混凝土内部不均匀，浆和碎石没有黏在一起，碎石沉在下面，浆向上漂浮。

（2）防止措施

①调整胶凝材料组成材料。通过调整胶凝材料的组成，增加粘度改性剂的掺量，降低减水剂的掺量，降低用水量来达到提高混凝土稳定性的目的，它主要的作用就是控制自密实高性能混凝土离析和泌水，保证混凝土内部比较均匀，提高粘稠度，使自密实高性能混凝土在扩展度较大的情况下分层不离析。

②改善聚羧酸减水剂的性能。如果在施工的过程中发现混凝土没有较好的黏性，也就是T50小于2.5秒，那么要对改善聚羧酸减水剂的性能进行及时的调整，从而提高黏性，使混凝土的黏性增强。如果聚羧酸减水剂的减水率较小，那么要改善减水率或者是增加掺量，使混凝土的用水量下降，从而提高混凝土的黏性，从而有效地控制充填层内出现浮浆层的现象。

3.轨道板上浮超标

（1）造成原因

在修建高铁的时候要确保轨道的高顺性，任何一块轨道板在完成充填层灌注施工以后标高超出规定的范围则该轨道板就是浮板，一般对浮板根据严重程度分化为两种形式，一种是局部边角上浮，另一种是整体上浮，如果上浮的高度比允许上浮的高度高，则该浮板要重新处理。浮板也是导致充填层灌注失败的原因之一。造成浮板的主要原因是：没有较多的轨道板压紧装置或者是压紧效果不好。一般情况下，在一块轨道板的两边外侧需要有充足的压紧装置，这样在一定的压力下不会出现浮板，如果没有较多的压紧装置或者是压紧效果不好都有可能造成浮板。

（2）防治措施

合理地增加压紧装置或者改变压紧方法。在无砟轨道板灌注施工的过程中，施工人员要以不出现浮板为原则，同时在施工的过程中要不断总结经验，如果在正常情况下大量出现浮板，那么要及时地检查压紧装置的数量和压紧效果，同时在条件允许的情况下可以改变压紧方法。

二、结语

综上所述，CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实高性能混凝土充填层主要质量缺陷为充盈度不足、浮浆层以及浮板，因此在轨道板灌注施工的过程中，施工人员要严格控制混凝土的扩展度、混凝土的黏性、灌注的速度以及压紧装置等等，避免上述质量缺陷的出现，从而提高CRTSⅢ型板式无砟轨道自密实高性能混凝土充填层的灌注质量。