自密實混凝土充填層主要質量缺陷及防治措施

秦訓松 趙爭科

CRTS III型板式無砟軌道是我國高速鐵路建設采用的主要軌道結構形式，其施工質量是影響軌道結構耐久性及運營效果的關鍵因素。前期客專建設及工務驗收的經驗表明，充填層的質量問題主要表現為充盈度不夠、充填層表面形成了浮漿層和軌道板上浮超標，本文針對這些問題出現的原因進行了詳細分析，同時提出了相應的解決措施。

無砟軌道結構因具有高平順性、高穩定性，適應高速鐵路內在需求，同時耐久性好和可靠性高，顯著減少后續維修工作量，在高速鐵路發展過程中逐步占據軌道結構主流。德國和日本是高鐵無砟軌道技術的兩個主要先行者，20 世紀 60 年代開始，各自相對獨立并成體系地研發出延續至今的高速鐵路無砟軌道技術。我國無砟軌道技術研發始于 20 世紀 60 年代，主要目的是解決長大隧道養護維修困難的問題，這與德國及日本高速化的主導目標有區別，至 20 世紀 90 年代前期，國內高速鐵路無砟軌道研究更多限于理論層面。20 世紀 90 年代中期后，在原鐵道部組織下，高速鐵路無砟軌道研發及應用進入快速發展階段，秦沈客運專線多區段橋上試鋪無砟軌道，贛龍線隧道內也試鋪了無砟軌道，2004 年在遂渝線進行了無砟軌道綜合試驗段關鍵技術研究，第一次在路基段鋪設了無砟軌道，積累了大量試驗數據和設計、施工的寶貴經驗。我國逐漸形成了板式無砟軌道和整體道床兩種無砟軌道結構形式，包括CRTS I型、CRTS II型和CRTS III型板式無砟軌道結構，以及CRTS I型和II型雙塊式無砟軌道結構形式。而CRTS III型板式無砟軌道是具有完全自主知識產權的軌道結構形式，因此，在我國今后高鐵的建設以及高鐵走出去戰略中，都將作為高鐵建設采用的主要軌道結構形式。自密實混凝土作為III型板式無砟軌道結構的填充調整材料，其施工質量影響了無砟軌道結構的耐久性和服役性能。以往經驗表明，自密實混凝土的施工質量較為敏感，難以控制。因此，本文針對無砟軌道自密實混凝土存在的質量問題，分析了原因，并且提出了解決的方法與措施。

一、主要質量缺陷以及防止措施

1.充盈度不足

（1）不足的原因

①自密實高性能混凝土入模擴展度太小。在自密實高性能混凝土當中，主要的性能指標包括入模擴展度，不同無砟軌道具有不同標準的入模擴展度，例如武咸城際規定的無砟軌道的入模擴展度為650到750mm，而鐵路總公司的規范要求坍落度小于等于680mm。一般來說，如果氣溫較高則偏向大的數據，反之則小，最重要的就是對不同時段的氣溫要有較好的把控，因為擴展度的大小隨著氣溫的改變而改變。

②環境溫度較高。有時候在各項指標都達標的時候也會出現灌注充盈度不足這個問題，出現這個問題的主要原因就是外界環境的溫度比較高，根據對多個地方的測量發現，當氣溫高于30攝氏度的時候，充填層由于四周密封，空氣不流通，所以充填層內氣溫要明顯比外界環境氣溫高。當自密實高性能混凝土在進入到氣溫比較高的充填層當中，那么該混凝土當中的水分就會快速蒸發掉，氣空流動速度就會變慢，混凝土很容易變得干硬，這樣在灌注的時候極易發生充盈度嚴重不足的現象，從而致使灌注失敗。

（2）防止措施

①合理選擇入模擴展度。在灌注的時候要選擇適合的入模擴展度，與當時氣溫相符且既能順利完成灌注又有質量保證的最佳擴展度就是適合的入模擴展度。常情況下，如果自密實高性能混凝土的擴展度比適合的入模擴展度要小，那么就認為其入模擴展度較小，按照正常的擴展度規定，要以擴展度650毫米作為基線，不得小于650毫米，如果氣溫升高，則擴展度增大，在灌注的時候要盡量防止因擴展度太小而導致充盈度不足的問題出現。

②在灌注施工的時候盡量不選擇氣溫較高的時段。夏天由于氣溫較高，所以盡量不要在夏天對無砟軌道充填層進行灌注施工，這樣可以確保灌注的質量。如果必須在夏季進行灌注施工，要盡量避開溫度較高的時段，最好是在晚上溫度不高的時段進行施工，同時要做好保坍工作，避免自密實高性能混凝土在灌注的過程中坍損較快，從而導致無法正常進行灌注施工。

2.浮漿層

（1）形成原因

浮漿層也就是發泡層，是指具有一定厚度的松軟層，該層形成的主要位置在充填層的表層，與無砟軌道板相連接，對二者的連接力都有影響。已經完成灌注的充填層和無砟軌道板的底板之間出現裂縫就是浮漿層主要表現形式，浮漿層也是無砟軌道質量驗收不合格的關鍵指標。形成浮漿層的主要原因就是自密實高性能混凝土離析，混凝土內部不均勻，漿和碎石沒有黏在一起，碎石沉在下面，漿向上漂浮。

（2）防止措施

①調整膠凝材料組成材料。通過調整膠凝材料的組成，增加粘度改性劑的摻量，降低減水劑的摻量，降低用水量來達到提高混凝土穩定性的目的，它主要的作用就是控制自密實高性能混凝土離析和泌水，保證混凝土內部比較均勻，提高粘稠度，使自密實高性能混凝土在擴展度較大的情況下分層不離析。

②改善聚羧酸減水劑的性能。如果在施工的過程中發現混凝土沒有較好的黏性，也就是T50小于2.5秒，那么要對改善聚羧酸減水劑的性能進行及時的調整，從而提高黏性，使混凝土的黏性增強。如果聚羧酸減水劑的減水率較小，那么要改善減水率或者是增加摻量，使混凝土的用水量下降，從而提高混凝土的黏性，從而有效地控制充填層內出現浮漿層的現象。

3.軌道板上浮超標

（1）造成原因

在修建高鐵的時候要確保軌道的高順性，任何一塊軌道板在完成充填層灌注施工以后標高超出規定的范圍則該軌道板就是浮板，一般對浮板根據嚴重程度分化為兩種形式，一種是局部邊角上浮，另一種是整體上浮，如果上浮的高度比允許上浮的高度高，則該浮板要重新處理。浮板也是導致充填層灌注失敗的原因之一。造成浮板的主要原因是：沒有較多的軌道板壓緊裝置或者是壓緊效果不好。一般情況下，在一塊軌道板的兩邊外側需要有充足的壓緊裝置，這樣在一定的壓力下不會出現浮板，如果沒有較多的壓緊裝置或者是壓緊效果不好都有可能造成浮板。

（2）防治措施

合理地增加壓緊裝置或者改變壓緊方法。在無砟軌道板灌注施工的過程中，施工人員要以不出現浮板為原則，同時在施工的過程中要不斷總結經驗，如果在正常情況下大量出現浮板，那么要及時地檢查壓緊裝置的數量和壓緊效果，同時在條件允許的情況下可以改變壓緊方法。

二、結語

綜上所述，CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實高性能混凝土充填層主要質量缺陷為充盈度不足、浮漿層以及浮板，因此在軌道板灌注施工的過程中，施工人員要嚴格控制混凝土的擴展度、混凝土的黏性、灌注的速度以及壓緊裝置等等，避免上述質量缺陷的出現，從而提高CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實高性能混凝土充填層的灌注質量。