CRTSⅢ型无砟轨道自密实混凝土施工技术研究

丁力

（中交第二航务工程局有限公司第六工程分公司，武汉 430014）

1 自密实混凝土发展历程

自密实混凝土层是CRTSⅢ型轨道板的重要组成部分，其具有高流动性、均匀性好、稳定性能高等特点，已广泛应用于工程建设中。自密实混凝土是一种特殊的高性能混凝土，在浇筑过程中无须振捣只靠自重便可自由流动，在通过稠密的钢筋、填充复杂的模型的同时还能保持自身均匀性和密实性，且硬化后满足力学和耐久性要求[1]。

20世纪80年代末，日本首先发展自密实混凝土工艺，直至20世纪90年代中期，自密实混凝土才逐步在整个欧洲普遍应用。近年来，随着我国高铁技术的不断发展，我国具有自主知识产权的CRTSⅢ型板式无砟轨道技术全面应用和实践，自密实混凝土层作为CRTSⅢ型板式无砟轨道结构的重要组成部分，再次成为工程界研究的热点。自密实混凝土质量控制涉及原材料的选择、配合比设计、工作性能评价、工装设计及施工过程管理等多个环节，完善其质量控制措施对我国实施高铁“走出去”战略有着深远的意义。

CRTSⅢ型板式无砟轨道结构特点是以轨道板与充填层自密实混凝土形成复合整体结构共同承受列车荷载。轨道板与充填层自密实混凝土以“门型筋”进行强化连接，充填层自密实混凝土与底座板间设中间隔离层，通过底座板上限位凹槽进行限位。其中，影响CRTSⅢ型板式无砟轨道整体性能的关键就是充填层自密实混凝土。

2 研究内容

自密实混凝土因原材料要求及拌和站称量精确度要求较高，故在施工自密实混凝土施工前，结合自密实混凝土的作用机理、性能特点，先进行线外试验，以期取得有效的技术指标要求及最优配合比，最终满足无砟轨道施工要求。

3 配合比优化

3.1 原材料准备

严格把控混凝土原材料的质量、性能，确保自密实混凝土在同一配合比下的稳定性，方便检测混凝土后续调配合比的变量性能。原材料料源稳定是对后期大面积施工自密实混凝土质量保证的前提，自密实混凝土砂、石、掺合料、减水剂等原材料进场应检验，原材料各项指标应满足设计和规范要求，且分析每批材料各项指标的波动对自密实混凝土的影响，粉煤灰能有效改善自密实混凝土的流动性和稳定性，有利于硬化混凝土的耐久性，粉煤灰的稳定性对自密实混凝土有一定影响，因此要求每批粉煤灰每车抽检细度。特别应严格控制砂子细度模数、石子最大粒径、减水剂固含量与减水率、掺合料细度与烧失量等。原材料的料源应固定，不合格的材料按有关规定清除出场，储料仓应具备防雨、防水、防晒以及防污功能，雨天进场的砂、石，应堆放2 d后方可使用，保持各种材料的稳定性。配专检人员对每批原材料进行进场验收，出具合格证，并做好相关追溯。

原材料包括四川双马宜宾生产的P42.5水泥；泸州地博生产的粉煤灰，规格为F类C50及以上；峨边平荣生产的中砂；宜宾火箭碎石厂生产的碎石，规格为5～10 mm、10～16 mm；运城市鸿翔生产的HXSX-A聚羧酸减水剂、HXAE-A引气剂；安徽万诚生产的TZ-V粘改剂；江苏苏博特生产的HME ® -IV膨胀剂；水为嘉陵江河水。经检验均合格。

3.2 自密实混凝土配合比试配

根据中国铁搭科学院提供的设计配合比要求确定施工配合比，自密实混凝土的配合比控制参数应满足表1的规定。

表1 自密实混凝土控制参数

室内试验主要针对现场原材料情况（包括粗骨料最大粒径、砂的细度模数、减水剂的引气与保坍）进行了配合比优化调整。最终确定C40自密实混凝土理论配合比，见表2。

3.3 自密实混凝土配合比最终确定

根据理论配合比，经试验后发现存在自密实混凝土扩展度及含气量过大等问题，现场出现气泡较多、混凝土泌水及骨料沉底现象，针对上述情况优化配合比，见表3。

表2 自密实混凝土理论配合比

表3 自密实混凝土配合比第一阶段优化表

经第一阶段优化，现场实际灌板出现表面大气泡较多、板面粗糙及蜂窝麻面等情况，经原因分析为拌和物流动性不足。

针对第一阶段出现的问题，提出的解决措施为：减少减水剂掺量，加大混凝土砂率。并对配合比进行对应指标优化，最终配合比拌制的混凝土性能指标满足要求。自密实混凝土最终拌和物性能见表4。

表4 最终自密实混凝土拌和物性能

根据最终优化的配合比，经现场实际检验，能满足设计及现场要求。

3.4 工装改进

自密实混凝土属于高流态混凝土，施工过程中易产生漏浆现象。加强对工装的改进有利于控制混凝土质量。如采用定型、方便拆装的封边模板，并粘贴透气模板布、简便的压紧装置，可重复使用，降低了投入，提高了工效，减少了污染。

3.5 过程控制

自密实混凝土工作性能除了受原材料、配合比影响，同样也受混凝土拌制、运输、浇筑及养护的影响。采用强制式搅拌机既能节约搅拌时间又能使拌和物搅拌均匀。在运输过程中，运输车内不得残留其他品种的混凝土，运输时应保持运输混凝土的道路平坦通畅，确保混凝土在运输过程中保持均匀性，运到浇筑地点不发生分层、离析和泌浆等现象。

混凝土搅拌车卸料前，应高速旋转搅拌30 s左右使自密实混凝土拌和均匀，混凝土工作性能指标检测合格后方可进行灌筑。在混凝土浇筑时，可通过泵送、搅拌、溜槽等二次搅拌功能提高自密实混凝土工作性能，减少自密实混凝土气泡和发泡层的出现。混凝土搅拌运输车每灌混凝土施工完毕，应及时清洗罐体内部。夏冬季节运输自密实混凝土，运输设备应采取保温隔热措施，防止局部混凝土温度升高（夏季）或受冻（冬季）。采用土工布带蓄水养护的方式，加强保湿养护控制，避免干缩离缝、混凝土表面强度不足等质量缺陷。

3.6 性能检测

每车自密实混凝土出站前，自密实混凝土拌和物的温度、坍落扩展度、扩展时间T500、含气量、泌水率合格后方可出站。必要时一车混凝土检测2次，以便及时调整配合比。入模前，应检测自密实混凝土拌和物的温度、坍落扩展度、扩展时间T500、含气量、泌水率，合格后方可灌注。入模温度宜控制在5～30 ℃。入模前模板和板腔的温度不得超过40 ℃。

4 结语

因自密实混凝土进入我国施工领域时间不长，本文依托成贵铁路CRTSⅢ型工程，对自密实混凝土性能进行了实地研究，帮助项目解决了铁路建设中出现的若干问题，在今后的施工中仍要不断将理论和实践相结合，建立科学完善的自密实混凝土质量控制办法。