CRTSⅢ型板式轨道结构充填层自密实混凝土稳定性测试

2018-07-20高洪军中铁十六局集团第三工程有限公司浙江湖州313000

安徽建筑 2018年3期

高洪军（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江湖州 313000）

在我国高速铁路建设快速发展下，CRTSIII型板式轨道结构得到了广泛的应用，此轨道结构具有施工速度快、造价低、耐久性良好等优点。其中，自密实混凝土充填层在CRTSIII型板式轨道结构中主要承担支承、传力、调整等功能，对其进行研究十分有必要。本文将结合实际案例对自密实混凝土稳定性进行测试，以保证轨道及列车运行的质量。

1 自密实混凝土优点

自密实混凝土在进行浇筑作业时不需要通过振捣即可通过自身的自重作用形成密实性良好的高性能混凝土，并且硬化后具有良好的耐久性和力学性。用自密实混凝土作为CRTIII型板式轨道结构的充填层，有以下优点：

②自密实混凝土充填层与底座板和轨道板强度相近，承载能力相对较高；

③自密实混凝土充填层具有良好的粘结作用，配合内置钢筋网片加轨道板预埋门型筋与轨道板形成复合板式结构，构成共同受力整体[1]。

自密实混凝土因胶凝材料用量较大，砂率较高，粗骨料在混凝土中处于悬浮状态，不能形成骨架密实结构，其收缩变形趋势就会比普通混凝土大得多。自密实混凝土是大流动度混凝土，坍落扩展度要求较大，混凝土灌注完成后，内部气泡上浮量要严格控制，气泡上浮过多会出现浮浆层，导致充填层与轨道板离缝脱空，将严重影响轨道结构整体的耐久性能。为此需要合理的设计自密实混凝土拌合物的配合比。

2 自密实混凝土原材料及配合比设计

2.1 原材料选择与质量控制

①水泥：泰和南方P.O42.5普通硅酸盐水泥，符合《铁路混凝土》（TB/T3275-2011）规范要求。

②矿物掺合料：S95级磨细矿渣粉和Ⅰ级粉煤灰采用江西益材新型建材公司产品。考虑到粉煤灰不稳定因素较多，如细度和晶体矿物质含量达不到要求，烧失量和需水量比超过规范要求等，本次试验采用磨细矿渣粉和粉煤灰双掺，粉煤灰掺量较少为原则。

③Ⅱ型膨胀剂和粘度改性材料：由四川恒泽建材生产；掺量采用推荐掺量。粘度改性材料能在不降低自密实混凝土力学性能和耐久性能的同时改善其工作性能。

④减水剂：苏博特PCA-I型聚羧酸高性能减水剂，适用于自密实混凝土的高稳健性能减水剂，要求混凝土出机后2h工作性能不衰减为原则，减水率为26%。

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⑤粗骨料：由5～10mm和10～16mm碎石掺配为连续级配。碎石要求粒型圆润、质地均匀、无潜在碱活性[2]。

⑥细骨料：细骨料采用赣江砂细度模数为2.3～2.6，保证各粒级砂级配良好。河砂的质量对自密实混凝土的性能影响较大。

2.2 配合比设计

本次试验与中南大学合作，按现有原材料设计基准配合比。按照绝对体积法计算，分别试配了3种不同水胶比的C40自密实混凝土并进行分析，采用不变胶凝材料总用量，调节减水剂掺量改变水胶比方法。设计配合比如表1所示，技术要求如表2所示。

3 自密实混凝土稳定性试验结果

3.1 工作性能

由于CRTSIII型板式轨道结构的充填层内部空间狭长，钢筋网片和轨道板门型筋密布其中，且轨道板测量标高控制要求非常严格，普通混凝土施工振捣工艺就达不到施做充填层要求。故试配出来的混凝流动性能、填充性能、间隙通过性及抗离析性能必须良好才能保证充填层施工工艺要求。

本次试验3种自密实混凝土流动性能、间隙通过性能均满足要求。试配3混凝土抗离析性能较差，是由于减水剂过掺导致敏感性过大[3]。

试验配比（单位：kg）表1

自密实混凝土拌合物性能要求表2

3.2 干燥收缩

分析不同水胶比自密实混凝土的收缩变形，从图1可发现，随着用水量增大，自密实混凝土产生的干缩变形也随之增大。

随着水胶比逐步降低，在混凝土内部没有水化的水泥颗粒会随之增加，对干缩变形的抵御能力更大。

图1 不同水胶比自密实混凝土干燥收缩变形

3.3 自密实混凝土结构耐久性分析

3.3.1 抗氯离子渗透性能

GRTSIII型板式轨道结构充填层中钢筋网片和预制轨道板门型筋密布其中，所以对自密实混凝土抗氯离子渗透能力要求比较高。经过测试发现，3种C40自密实混凝土56d电通量都小于1000c，说明3种自密实混凝土均具备良好的抗氯离子渗透能力。

3.3.2 自密实混凝土抗盐冻性

在充填层中灌入自密实混凝土后，在大气环境中只暴露出了四个侧面，充填层材料冻融破坏和道路混凝土的破坏情况比较相似，所以在对自密实混凝土抗冻性能进行评价时，可使用单边盐冻法进行评价。经过检测发现，证明水胶比对混凝土抗冻性的影响最大，水胶比越小，混凝土的密实度也就越大，孔隙率越低，混凝土结构抗冻能力也就越大[4-5]。

4 灌板试验

经多次试验，0.31水胶比自密实混凝土各项工作性能指标显示良好，0.29水胶比减水剂敏感性较大，0.33水胶比试配混凝土干燥收缩值不满足要求，稳定性相对较差。最终确定以0.31水胶比自密实混凝土进行灌板。

灌板试验前，现场做T500、坍落扩展度、含气量试验，结果满足施工性能要求进行灌注。多次揭板试验发现整板充填层混凝土密实良好，唯有2个观察孔处有泌水现象和松软发泡层。经研究总结发现：①气温过低，混凝土出机温度在5℃左右，混凝土坍落扩展度有反大现象，当流动度过大，浆体粘稠度不足以支撑粗骨料重力作用时，开始出现骨料下沉而浆体上浮趋势；②自密实混凝土压力泌水引起的观察孔处混凝土表面质量不良。观察孔PVC管设置过高，混凝土充满板腔后，溢浆孔关闭。此时自密实混凝土会随着下料斗继续下料而内部压力增大，从观察孔上涌。过大的压力引起泌水和小气泡流到观察孔处，引起观察孔处混凝土表面密实度不良。

改正措施如下：①混凝土出机温度和灌注温度达到5℃～30℃方可灌注，避免温度过低出现流动度反大现象；②降低观察孔高度，防止压力泌水。确定观察孔PVC管顶端离轨道板上边缘20～30cm为宜。

经改正，揭板后自密实混凝土表面坚硬，外观良好，密实度满足要求，没有松软发泡层层和泌水现象，表面充盈度饱满，色泽均匀，灌注效果较好，自密实混凝土稳定性良好。