雙塊式混凝土軌枕擋肩裂紋控制技術分析

琚元元 劉衛

摘 要：文章就客運專線雙塊式無砟軌道雙塊式混凝土軌枕預制過程中容易出現擋肩裂紋的一些情況進行介紹，根據我軌枕場在實際生產過程中做出的一些防治措施進行總結，提出一些可供參考的建議。

關鍵詞：無砟軌道；雙塊式混凝土軌枕；擋肩；裂紋

中圖分類號：TU528 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）15-0143-02

1 概 述

在目前國內高速鐵路發展迅速，無砟軌道作為高速鐵路選用的軌道類型正逐步進行推廣應用，最為普遍的兩種無砟軌道為板式無砟軌道和雙塊式無砟軌道。雙塊式無砟軌道在近兩年的高鐵中普遍得到應用，其原因是雙塊式無砟軌道的軌道整體性好，施工成本經濟，施工技術較板式無砟軌道簡便。而雙塊式混凝土軌枕作為雙塊式無砟軌道中固定鋼軌的主要結構，其預制質量和精度要求非常嚴格。

雙塊式混凝土軌枕在國內雖然有所應用，但在施工技術上還是有很多不足之處。對于混凝土制品裂紋情況有所難免，雙塊式軌枕的結構幾何形狀在軌枕承軌面與擋肩處設置了一個圓弧型的凹槽，容易在此處造成應力集中，使得成品軌枕在脫模后容易產生裂紋。如何控制裂紋的發生將會是個比較復雜的過程。為了控制裂紋的產生，我場從多方面進行了研究分析，控制了裂紋產生。

2 原因分析

雙塊式軌枕就其裂紋產生的主要原因就在于混凝土脫模次數較多，脫模時兩側的混凝土不是同時脫離模板，造成軌枕混凝土與模板擋肩處在再次碰撞脫模時候產生瞬間的沖擊力，從而折斷了后脫離模具的一側軌枕擋肩。根據雙塊式混凝土軌枕的施工工藝，軌枕模板采用的是定型鋼模板，不可能解除模板對混凝土的約束；模板的不正常操作使用也會帶來脫模時候的不同步，造成擋肩裂紋，如模板打磨不干凈、脫模劑的配兌比不正確、脫模劑噴涂不均勻、套管定位軸的選擇、混凝土振搗過程中擋漿夾的安裝牢固；混凝土的脫模強度會直接影響裂紋，強度必須保證在40 MPa以上；脫模時混凝土表面溫度與環境溫差不能過大，溫差過大混凝土收縮較快，在模板擋肩處會阻礙混凝土的收縮，產生應力集中；軌枕脫模采用的是氣動升降做自由落體碰撞形式進行脫模，長時間的氣壓升降很難保證軌枕脫模時候的同步性，造成混凝土的裂紋產生，就以上問題做如下分析。

2.1 模板的結構形式

雙塊式軌枕模板采用的是機械加工一次沖壓成型技術，模板的殼體倒角部分在沖壓過程中因被拉升從而導致模板在此處變薄，由于是定型模板，混凝土脫模時候無法解除模板對混凝土的約束，在這些變薄的地方會有一定的混凝土凸起不便于混凝土脫模。同時軌枕模板在承軌面與擋肩連接處有凹槽，凹槽處容易產生混凝土降溫收縮時的應力集中。模板的結構圖和實物圖，分別如圖1和圖2所示。

2.2 模板的不正確使用

2.2.1 模板的清理未徹底

模板使用后脫模會在模板的表面和倒角處留有振搗后的浮漿灰塵，如果未清理干凈，在噴涂脫模劑后形成一種帶粘結性的油污，混凝土澆筑完成蒸養結束后，這層油污會粘結在模板表面，軌枕混凝土與模板間的摩擦系數增加，會阻礙脫模，同時也會因為每個殼體內油污面積的大小形成脫模的不同步，從而造成脫模次數增加，軌枕擋肩容易產生裂紋。

2.2.2 脫模劑的使用不當以及兌水比例不對。

軌枕的脫模劑要選擇一種專用的帶油脂性的脫模劑，能在軌枕模板表面形成一層潤滑的油脂層，而且根據廠家說明的兌水比例進行調配，初次使用時濃度要增大，在使用一段時間后可以根據正常的兌水比例調配，天氣較低的季節采用60 ℃的溫水進行勾兌并攪拌均勻。脫模劑在噴涂過程中要調整氣壓噴壺的噴嘴，使得噴出的脫模劑成霧狀，每次使用前將配好的脫模劑進行攪拌均勻后使用，噴涂時在模板的頂面和側面均勻噴涂，在模具倒角和標志牌處要稍微多噴，便于后期脫模順暢，減少脫模的次數。

脫模劑兌水比例較大不會形成有效的潤滑油脂層、噴涂不均勻會是的混凝土與模板表面粘接，阻礙脫模，增加脫模次數。氣溫較低時，脫模劑的成分容易分離結晶，如果不用熱水融化攪拌，將失去脫模效果使得脫模不同步不順暢。

2.2.3 套管定位軸的選擇

套管定位軸的硬度不但影響套管下沉，而且還會影響混凝土脫模。硬度太軟套管下沉現場嚴重，太硬增大了混凝土在振動脫模時與軌枕之間的側壓力，阻礙混凝土脫模，因為軌枕的承軌面有一個40：1的斜坡，套管定位心軸與承軌面垂直，這樣軌枕脫模時套管定位心軸與垂直方向有一個很小的角度。

2.2.4 混凝土振搗過程中，模具縮口擋漿夾要安裝牢固

混凝土在振搗過程中，模具因為有縮口如果不將擋漿夾安裝牢固混凝土難免會流出，由于有鋼筋固定在縮口處，這樣會將混凝土留置在縮口處，如不及時清理混凝土將隨模板一起進入蒸養室蒸養，流出的混凝土會在縮口處形成強度較高殘渣混凝土，當脫模時這些殘渣混凝土將在模板縮口之間擠壓，增大脫模摩擦力，阻礙混凝土的脫模。

2.3 混凝土的脫模強度

混凝土的強度會直接影響到擋肩裂紋的產生，混凝土強度較低混凝土的抗折性能也比較低，而軌枕擋肩裂紋是由于脫模時候不同步造成，因此控制好混凝土脫模時候的強度能夠很好的控制裂紋的產生。

2.4 混凝土脫模時候的溫差

混凝土脫模時，混凝土的表面溫度與環境溫度相差不能太大，一般不小于15 ℃，溫差較大，造成混凝土的收縮加快，在模板擋肩處凹槽處會約束混凝土的收縮，再加上脫模振動會使得混凝土強制性的解除約束，使得混凝土擋肩凹槽處被擠開，從而產生裂紋。

2.5 脫模的方式

軌枕脫模依靠脫模振動臺上帶四個氣囊的支撐桿，將翻轉過來的模板進行充氣頂升，放棄降落與脫模臺上的其他鋼質材料碰撞，這樣來回幾次將混凝土軌枕磕出。脫模臺的設計首先有自身的一些不同步缺陷，由于四個氣囊是由一根主氣管分兩根支氣管，再由兩支氣管每根分兩根支氣管，這樣難達到兩側的支撐桿頂升到同樣的高度，同時支撐桿與氣囊相連的方管與限位擋塊摩擦，長時間的摩擦也會造成四個連接方管與限位擋塊之間的摩擦力有所不同，造成脫模不同步。其次四個氣囊長時間充氣會給氣囊內帶來一些灰塵，而氣囊在放氣的時候由于濾網孔較密，灰塵會阻礙放氣，會造成四個氣囊放氣的速率不同，也會形成不同步脫模。前期在斷裂的軌枕擋肩處會發現擋肩內側有黑印，是由于每次脫模時最后落下，造成與模板內壁產生內壓力，同時振動過程中產生與模板內側的摩擦力，造成后脫離模具的軌枕擋肩處被折斷，從而生成擋肩凹槽裂紋。脫模振動臺，如圖3所示，軌枕裂紋，如圖4所示，軌枕不同步脫模示意圖，如圖5所示。（軌枕與擋肩擠壓）

3 裂紋的主要控制技術

經過上述分析，以及現場實際中出現裂紋的情況，主要從以下幾個方面控制軌枕擋肩裂紋：

①模板使用前要對模板的倒角處進行檢測，看是否由于沖壓造成凹槽，對有凹槽的地方需要廠方進行打磨，使得與側面模板形成一個緩和的過渡段。②使用前期試用過，同樣條件下，脫模次數較少的脫模劑廠家，脫模劑在兌水時按照使用說明對不同的季節使用不同溫度的水，兌水比例比使用說明的濃度稍微大點，增加脫模劑的使用效果。脫模在噴涂時要均勻，對邊角倒角處影響脫模的地方要稍微多噴涂。③嚴格控制模板清理人員在模板清理過程中，將模板表面的浮漿殘渣打磨清理干凈，并用氣壓槍把粉塵吹干凈。④選側硬度合適的定位軸，減少混凝土軌枕與定位軸之間的壓力，前期使用時要觀察定位軸的使用時的脫模次數。⑤混凝土澆筑振搗過程中要檢查擋漿夾是否松動，防止混凝土從縮口處流出，形成強度較高的殘渣。⑥確保混凝土的脫模強度，強度不夠不允許進行脫模作業。⑦脫模振動臺的維修保養是影響脫模的最重要原因，要定期對脫模振動臺的限位擋塊進行調節更換，氣囊的進氣和放氣閥進行清理、空壓機的氣壓要能夠保證正常的脫模氣壓。

4 建 議

經過現場調研與試驗，并結合我軌枕場的實際情況，有如下建議：①模板在設計時，按照不影響主要尺寸的情況下，將倒角處與側面模板的圓弧段放緩，增大圓弧直徑；②將擋肩與承軌面凹槽處的圓弧直徑增大，減少混凝土收縮時的約束力； ③在天氣較冷的季節施工時要確保施工廠房內的溫度與蒸養結束后混凝土的溫度之間溫度差別，最好在廠房內布置取暖設備，減少混凝土脫模后因溫差造成的收縮；④脫模臺的氣路最好由一根主管直接分成支四根支管，這樣在同一點的氣壓相同，脫模時四個氣囊的氣壓一樣，這樣頂升高度也相差不大；⑤模板廠家設計一種剛性定位軸與模板固定，在安裝時將其擰出來，在脫模前將其退出套管絲扣之外，這樣在脫模時候就沒有定位軸給帶來的約束力，減少脫模次數。

參考文獻：

[1] 孟雷.預應力混凝土橋梁和軌枕的堿骨料反應[J].鐵道標準設計，1994，

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