干旱地區混凝土整體道床板施工及后期養護

摘 要：近年來，隨著我國橋梁道路建設的發展，干旱環境下的無砟軌道存在的易開裂等問題一直困擾著設計人員和相關的施工人員，主要體現在雙塊式無砟軌道的結構設計以及道床板混凝土的配置及施工方面，基于此，本文從道床板混凝土的裂縫特征出發，為干旱地區混凝土整體道床板的施工及后期養護措施等進行了相關探究。

關鍵詞：干旱地區；混凝土；道床板；施工；養護；

文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-08-00-02

在道路與橋梁的建設過程中，道床板作為軌道架構的承載層，其荷載強度以及穩定性和抗裂性對于道路橋梁非常重要，而我國西北大部分地區的氣候極為干旱，典型的干旱沙漠環境為這一地區的道路橋梁建設帶來了很大的困難，這種條件下的雙塊式無砟軌道混凝土開裂的風險也更高，會降低道床板的承載重量和使用壽命，會影響到車輛的安全行駛，所以，合理施工預防道床板混凝土的開裂對于道路建設具有很重要的現實意義

一、道床板混凝土裂縫類型及形成分析

（一）類型

在道路建設過程中，CRTS I型雙塊式無砟軌道道床板混凝土常見的裂縫類型包括：道床板側面裂縫和橫向裂縫以及軌邊塊邊角處“八字”裂縫和道床板上的龜裂縫等，在這些類型中，最主要的裂縫形式是“八字”裂縫和側面裂縫，前者是由雙塊式無砟軌枕周圍出現的裂縫向軌枕塊的四個角所在的道床板邊緣發展而形成的，最典型的道床板混凝土裂縫形態如下圖[1]：

（二）雙塊式無砟軌道道床板裂縫的形成機理

在雙塊式無砟軌道的使用過程中，會經常性產生裂縫，其中最主要的原因是由于非受力和混凝土收縮引起的，主要的影響和形成原因如下：

（1）溫度因素形成裂縫。首先，水化熱的影響，混凝土內溫的主要來源是水泥在水化過程中產生的大量熱量，隨著混凝土齡期的增長，其彈性模量和強度會隨之提高，進而會使得對其降溫收縮變形的約束越來越強，當其抗拉強度不能抵抗應力的時候，就會產生溫度裂縫；其次，西北地區環境干旱。且晝夜溫差大，溫差介于15～26℃之間，這種驟升驟降的氣溫會造成過大的溫度應力，易引起混凝土裂縫的出現。

（2）混凝土骨料塑性沉落引起的裂縫。在建設軌道的過程中，當振搗不足時骨料的沉落會受到鋼筋的阻擋，或是由于振搗棒過振和重力作用，繼而會出現骨料下沉、水泥漿上沉的現象，都會出現沿鋼筋走向的裂縫。

（3）軌排框架及鋼軌伸長引起的裂縫。在無砟軌道進行施工的時候，會先將鋼軌精確定位，然后用扣件擰緊，澆上混凝土，當外界溫度很高的時候鋼軌的溫度也會隨之升高，而作為鋼軌本身也會伸長，由于混凝土處在初凝階段，砼強度難以抵消這種變應力，扣件松開后，裂縫也會隨之出現。

（4）施工造成的裂縫。在無砟軌道的施工過程中，由于對施工縫的處理不當及澆筑過程中，施工人員的上下班交接時間不當等，會導致結構薄弱的交接處出現裂紋，進而這種裂紋會導致新舊混凝土粘結性不強會形成裂縫。

（5）混凝土后期養護不及時，形成的裂縫

施工中的碰撞擠壓混凝土也會導致其結構的破壞，加之惡劣環境下混凝土澆筑后尚未進行及時的養護或是后期的相應養護措施不到位，表面就會因為嚴重失水而產生塑性開裂，混凝土硬化體中水泥水化不充分，影響了混凝土強度的正常增長，又因西北地區氣溫驟降等使得道床板產生裂縫。

二、干旱地區混凝土整體道床板裂縫應對措施

（一）道床板結構的設計

在雙塊式無砟軌道進行建設前在道床板設計環節，基于連續式道床板約束強這一不足的現狀，對于軌道應采用19.5m單元式道床板結構對以前的連續式道床板結構進行替換，并對單元式道床板的兩端設置30mm伸縮縫，并在此基礎上，對單元板內每隔3.9m設置1道寬10mm假縫，并在建設過程中采用7根Φ30mm無粘結護套式傳力桿進行連接單元板，采用聚乙烯塑料泡沫板進行伸縮縫和假縫內下部分的填充，對于其上部分，則應該采用樹脂嵌縫膠進行封閉，如下圖2所展示[2]：

（二）混凝土配置方面

（1）優選原材料。在進行軌道建設時，最好采用早期水化熱低的水泥，主要是對于礦物組成以及調整水泥的細度模數的選擇，多采用熱硅酸鹽水泥以及地熱礦渣水泥，適當增大水泥的細度，此外，還要增大粗骨料的粒徑，混凝土會隨著總面積的減小而收縮，采用好的級配來縮小空隙率，比如多采用連續級配或多級配，也要注意對膨脹劑的謹慎使用，雖然其可以抑制開裂，但其水產化合物是硫鋁酸鈣，如果長時間處在干燥的環境中，就會因為失去結晶促使混凝土收縮變形，一定程度上會加劇開裂的程度。

（2）優化配合比。在進行混凝土的配合比優化方面，要以保證混凝土的力學性能和耐久性能為前提條件，并結合“三低一高”原則，也就是“低膠材用量、低用水量、低坍落度和高含氣量”原則，進行混凝土配合比參數的優化，在實際操作中，對于膠凝材料的用量方面應不大于280kg/m3，用水量應不大于150kg/m3，而且在摻合料的選擇方面，應選用優質的粉煤灰，具體的摻量應不少于30%，為了解決低膠材用量和低用水量對于混凝土工作性的不利影響，在進行減水劑和引氣劑的雙摻時，要將混凝土的含氣量控制在4%～6%這一范圍內，最大漿體體積應不大于0.32m3/m3等等。

（三）內養護技術

針對我國西北地區干旱及大風的特殊環境，為了使混凝土不因為嚴重失水而產生蘇醒開裂，就要在混凝土澆筑后及時進行最終抹面，因為一旦混凝土發生硬化，環境會使其干燥收縮較大，進而產生干裂現象，經過多方最新研究及實驗表明，滲入內養護劑SAP可以提高混凝土的抗裂性，應對傳統SAP進行優選，采用縮減組分及復合保水的方法，使得各組分的補水、保水和減縮的疊加效應得到充分發揮，進而研制出具有高抗裂功能的內養護材料，如圖3、圖4所示[3]：

（四）混凝土施工方面

（1）混凝土的澆筑。首先，澆筑混凝土的工藝選擇方面有罐車、梭槽以及起重機和料斗兩種組合，對于特大橋和長大路塹地段適宜選用混凝土泵車通過泵送方式進行混凝土澆筑；其次，準備工作方面，應在澆筑前2h采用高壓霧化水進行支承層和軌枕的潤濕工作，注意不可以有明顯積水，并對混凝土拌合物的溫度、含氣量以及坍落度進行指標性檢測；再次，澆筑時按照“之”字形路線沿軌枕單向連續澆筑，使其入模時能夠達到均勻分布的效果，并經振搗棒振動時從枕軌的一側自動流到另一側，覆蓋枕底部后，進行混凝土的繼續澆筑工作，待完成后，應該立即用干毛刷清除散落在枕軌上的混凝土，在此過程中，注意不能用水清洗。

（2）振搗和抹面。應采用二次振搗工藝，先使用Φ50mm振搗棒的垂直上下振搗，振搗初平后，用Φ30mm振搗棒的軌枕四周及底部振搗，這樣使得軌枕下部充滿混凝土，提高其粘結質量，如圖5；抹面振搗后由三個作業小組進行依次推進抹面，混凝土初凝前抹面3～5次，此過程嚴禁灑水。在干旱一大風環境、天氣下作業，可搭建作業棚進行棚內抹面。

（3）養護。常用的養護方式是傳統的灑水覆蓋，但基于西北地區干旱缺水的現狀，應使用成膜型養護劑，它是一種在混凝土表面噴灑或涂刷，形成一層連續致密薄膜阻止水分散失的新型養護材料，適用于干旱地區的混凝土養護，具有節水及操作簡便以及不受結構部位限制等優點，可有效達到養護的效果。

三、結束語

綜上所述，對于干旱地區混凝土整體道床板的施工及后期養護是一項復雜的系統工作，需要相關施工人員的積極參與，通過道床板的設計以及后期的混凝土施工，完善混凝土等的施工過程和工序，加強混凝土的后期養護進而達到預期的效果，

參考文獻：

[1]史克臣.干旱風沙地區無砟軌道道床板混凝土防裂技術[J].施工技術，2014，05：100-102+125

[2]王保江.蘭新鐵路CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道道床板混凝土抗裂技術[J].鐵道建筑，2014，02：101-104

[3]朱長華，李享濤，王保江，李化建，謝永江.大風干旱地區預防混凝土結構開裂的試驗研究[J].鐵道建筑，2012，02：123-126