自密實(shí)混凝土在高鐵CRTSIII型板中的應(yīng)用

夏紅娟，許榮水

（1. 山東華森建材集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250012；2. 山東三旺混凝土有限公司，山東 濟(jì)南 250101）

0 引言

隨著中國高速鐵路建設(shè)的快速發(fā)展，我國研發(fā)并鋪設(shè)了完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 CRTSⅢ 型板式無砟軌道。CRTSⅢ 型板式無砟軌道使用的自密實(shí)混凝土具有適當(dāng)?shù)恼扯?，能夠流過鋼筋，填充板內(nèi)的空隙，在重力下自行密實(shí)成型。其原材料種類多且質(zhì)量控制嚴(yán)格；混凝土要求擴(kuò)展度大、且 T500合適；施工灌注過程要求工藝成熟等。目前，自密實(shí)混凝土性能優(yōu)越、經(jīng)濟(jì)效果突出、技術(shù)日漸成熟，對(duì)未來我國高速鐵路混凝土材料發(fā)展具有重要意義。

1 CRTSⅢ 型板式無砟軌道簡要介紹及技術(shù)特點(diǎn)

CRTSⅢ 型板式無砟軌道總體結(jié)構(gòu)方案為帶擋肩的新型單元板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，主要由鋼軌、扣件、預(yù)制軌道板、配筋的自密實(shí)混凝土（自流平混凝土調(diào)整層）、限位擋臺(tái)、中間隔離層（土工布）和鋼筋混凝土底座等部分組成。其 CRTSⅢ 型板式無砟軌道總體結(jié)構(gòu)圖見圖 1 所示。

圖 1 CRTSⅢ型板式無砟軌道總體結(jié)構(gòu)圖

CRTSⅢ 型板式無砟軌道采用逐塊精調(diào)、逐塊灌注、一次成型的施工工藝，主要施工技術(shù)特點(diǎn)有：軌道板、底座板和自密實(shí)填充層采取三次獨(dú)立施工。設(shè)計(jì)采用高流動(dòng)性且性能優(yōu)異的自密實(shí)混凝土作為填充層。

自密實(shí)混凝土優(yōu)點(diǎn)：（1）保證混凝土良好的密實(shí)性；（2）不需要振搗，提高生產(chǎn)效率，改善工作環(huán)境和安全性；（3）增加了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的自由度；（4）可降低工程整體造價(jià)。

2 自密實(shí)混凝土的原材料與配合比

2.1 原材料

自密實(shí)混凝土設(shè)計(jì)配合比所用原材料有水泥、礦物摻合料、改性劑、膨脹劑、砂子、5～16mm 碎石、減水劑、水等，各種原材料需符合規(guī)范要求。

2.2 配合比

自密實(shí)混凝土要求膠凝材料不宜大于 580kg/m3，單方用水量不宜大于 180kg/m3，單位體積漿體總量不宜大于 0.4/m3；配合比采用絕對(duì)體積法進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)現(xiàn)場室內(nèi)試驗(yàn)，工藝性試驗(yàn)和揭板試驗(yàn)從調(diào)節(jié)各原材料的合理用量等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)配合比。表 1 為自密實(shí)混凝土的現(xiàn)場配合比。表 2 為自密實(shí)混凝土需滿足的拌合物性能指標(biāo)。圖 2 和圖 3 分別為自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度測量圖、現(xiàn)場自密實(shí)混凝土充填層揭板后表面展示圖。

表 1 自密實(shí)混凝土配合比 kg/m3

表 2 自密實(shí)混凝土拌合物性能指標(biāo)

圖 2 混凝土擴(kuò)展度

圖 3 混凝土充填層揭板后表面

3 自密實(shí)混凝土的生產(chǎn)及運(yùn)輸

3.1 自密實(shí)混凝土生產(chǎn)注意事項(xiàng)

自密實(shí)混凝土在開始攪拌之前，要求對(duì)各種骨料的含水率進(jìn)行檢測，根據(jù)含水率及時(shí)調(diào)整施工配合比。進(jìn)站罐車應(yīng)將罐內(nèi)殘留的水反轉(zhuǎn)放干再進(jìn)站，防止殘留水對(duì)自密實(shí)混凝土性能造成一定的影響。

3.2 自密實(shí)混凝土運(yùn)輸要求

每輛罐車自密實(shí)混凝土的運(yùn)輸量最好不宜超過三塊板的灌注用量，運(yùn)輸過程中罐車不要停轉(zhuǎn)，應(yīng)低速旋轉(zhuǎn)，防止旋轉(zhuǎn)過快或振動(dòng)導(dǎo)致混凝土中骨料下沉或漿體下沉，從而影響自密實(shí)混凝土的勻質(zhì)性。從自密實(shí)混凝土加水?dāng)嚢栝_始至現(xiàn)場灌注結(jié)束時(shí)間不宜太長，最好不超過 180min，如果由于運(yùn)輸距離無法改變，灌注時(shí)間需調(diào)高到 240min 甚至更久，可適當(dāng)提高減水劑中保坍和緩凝組分，保證混凝土到達(dá)現(xiàn)場后可以正常灌注。到達(dá)現(xiàn)場后宜快速做擴(kuò)展度和 T500試驗(yàn)，擴(kuò)展度控制在650～680mm，T500時(shí)間保證在 3～7s，必須保證混凝土正常灌注。

4 自密實(shí)混凝土施工注意事項(xiàng)

4.1 現(xiàn)場施工注意事項(xiàng)

（1）遇大風(fēng)、太陽暴曬、溫度變化較大等情況，應(yīng)盡量避免施工，若無法避免則應(yīng)提前做好防風(fēng)、防曬和防溫隔熱。

（2）灌注之前現(xiàn)場應(yīng)將灌注所需的大小料斗準(zhǔn)備好，并用水潤濕，封住出漿口的插板、木楔子、接出漿口出料的設(shè)備均需備好。

（3）板底潤濕需充分，潤濕后 4h 內(nèi)須進(jìn)行混凝土灌注。

（4）壓緊裝置安裝必須牢固有效。

（5）封邊模板宜用鋼模板＋透氣模板布的方式。

（6）自密實(shí)混凝土到現(xiàn)場后，應(yīng)當(dāng)在罐車中快速攪拌 30～60s，保證放料時(shí)自密實(shí)混凝土的勻質(zhì)性。

4.2 自密實(shí)混凝土注意事項(xiàng)

（1）自密實(shí)混凝土在從大料斗到小料斗的過程中及運(yùn)輸過程盡量避免較大震動(dòng)，防止骨料下沉。大料斗在使用過程中，應(yīng)在兩車料施工完成后清理斗腔，防止腔壁粘連過多自密實(shí)混凝土而導(dǎo)致容積變小而且影響灌注速度，使得一斗料灌注不滿一塊板。

（2）自密實(shí)混凝土灌注施工應(yīng)采用軌道板中間孔灌注，灌注速度宜采用先快后慢的灌注方式，每塊板的灌注時(shí)間宜保證在 8～12min，出漿后在所出自密實(shí)混凝土漿骨均勻流出時(shí)封緊出漿口，板面上關(guān)注口和觀察口液面高度應(yīng)高出軌道板上表面 30cm 左右。一塊板完成后應(yīng)清理板面，保持清潔。

（3）保濕養(yǎng)護(hù)：自密實(shí)混凝土拆模后應(yīng)保濕養(yǎng)護(hù)至少 14d。

5 現(xiàn)場問題總結(jié)

5.1 自密實(shí)混凝土攪拌站生產(chǎn)方面

（1）原材料不合格：由于區(qū)域限制，部分原材料短缺時(shí)為趕工期使用不合格原材料導(dǎo)致新拌自密實(shí)混凝土性能不合格。

（2）原材料使用錯(cuò)誤：生產(chǎn)時(shí)把其他混凝土原材料和自密實(shí)混凝土原材料搞混，上錯(cuò)砂石料、錯(cuò)用膠凝材料、錯(cuò)用外加劑等原材料，導(dǎo)致新拌自密實(shí)混凝土工作性能不合格。

（3）新原材料不檢測和未調(diào)整施工配合比：如自密實(shí)混凝土拌合前未測砂石含水率，導(dǎo)致拌合前后的自密實(shí)混凝土性能差。

5.2 自密實(shí)混凝土運(yùn)輸及現(xiàn)場方面

（1）運(yùn)輸路線規(guī)劃不合理：這會(huì)導(dǎo)致路上耽擱時(shí)間過長，使得自密實(shí)混凝土失去工作性能。

（2）攪拌站與施工現(xiàn)場溝通不當(dāng)：這使得新拌自密實(shí)混凝土到達(dá)現(xiàn)場后無人施工使用，在現(xiàn)場等候時(shí)間過長而無法使用。

（3）時(shí)間規(guī)劃不合理：拌合站生產(chǎn)前未和現(xiàn)場溝通或者估計(jì)錯(cuò)誤導(dǎo)致自密實(shí)混凝土在現(xiàn)場產(chǎn)生積壓狀況。

（4）放料時(shí)不進(jìn)行攪拌：施工之前需要先快速轉(zhuǎn)動(dòng)罐車將自密實(shí)混凝土攪拌均勻，否則影響自密實(shí)混凝土的勻質(zhì)性。

（5）未清理料斗：連續(xù)施工過程中，未及時(shí)清理大料斗，導(dǎo)致容積變小，從而導(dǎo)致二次灌注。

（6）灌注堵管：大料斗中的料應(yīng)適當(dāng)多于一塊板所需用量，因最后剩下的一點(diǎn)混凝土粗骨料偏多可能會(huì)堵管；自密實(shí)混凝土到現(xiàn)場后損失過大不適合灌注強(qiáng)行施工導(dǎo)致堵管；小料斗上未放置擋大顆粒和其他可能造成堵管物體的過濾網(wǎng)片導(dǎo)致堵管；大料斗運(yùn)料過程中震動(dòng)過大導(dǎo)致骨料下沉，未先放出底部骨料就開始灌注而導(dǎo)致骨料堆積堵管等等。

（7）私自加水：出站后司機(jī)為清洗罐車尾部接料口加水太多導(dǎo)致擴(kuò)展度太大，或到現(xiàn)場后工人為施工快私自加水。

（8）工人操作不熟練：這將導(dǎo)致自密實(shí)混凝土在施工工程中的不必要浪費(fèi)。

（9）封模：封模不緊或者自密實(shí)填充層過厚，模板高度不夠，灌注過程中導(dǎo)致漏漿跑漿情況發(fā)生。

（10）未按照規(guī)范要求的溫度施工：溫度過高，損失過快；溫度過低，強(qiáng)度和耐久性都會(huì)受到影響。

5.3 自密實(shí)混凝土本身存在的問題及解決方法

（1）出機(jī)拌合物忽干忽稀：在保證外加劑配方一致時(shí)，用水量對(duì)自密實(shí)混凝土的擴(kuò)展度影響很大，必須精準(zhǔn)把握用水量，一般狀態(tài)良好時(shí)，1kg 水?dāng)U展度差別15～25mm。

（2）拌合物流動(dòng)性差：自密實(shí)混凝土流動(dòng)性差則可能會(huì)導(dǎo)致灌注不飽滿、填充不密實(shí)等問題，此類問題可能是由于減水率不足或者砂率不合理導(dǎo)致，故一般解決方案為提高減水劑的減水率或摻量，或調(diào)整砂率。

（3）表面氣泡層：表面氣泡層有可能是含氣量過大，也有可能灌注時(shí)混凝土中的氣泡不穩(wěn)定上浮至表面等原因，此類問題一般采取降低引氣劑用量或調(diào)整減水劑配方等方法。

（4）浮漿層：混凝土坍落擴(kuò)展度過大或者離析，會(huì)導(dǎo)致灌注時(shí)表層浮漿過厚，灌注后出現(xiàn)骨料在下，漿體在上的分層現(xiàn)象。對(duì)此，可以通過控制自密實(shí)混凝土的坍落擴(kuò)展度來解決。

（5）表層水紋：灌注過程中混凝土過多的泌水或者板腔內(nèi)有殘余積水，或者灌注結(jié)束后灌注口和觀察口未蓋蓋而被雨淋，也可能因潤濕不合理導(dǎo)致，可以通過控制混凝土灌注時(shí)的工作狀態(tài)或者板腔積水清理及“三口”覆蓋和合理潤濕等解決方法。

（6）離縫：其形成原因有模板漏漿、混凝土過稀等，預(yù)防措施為加強(qiáng)模板檢查、控制混凝土入模狀態(tài)。

（7）麻面、缺損：其原因有鋼模板表面光潔度不足、脫模劑質(zhì)量差、拆模時(shí)間過早等。解決措施：提高鋼模板表面質(zhì)量、采用優(yōu)質(zhì)脫模劑及透氣模板布等。

（8）灌注不飽滿：自密實(shí)混凝土流動(dòng)性不足或損失過大造成灌注不滿；跑模漏漿造成灌注不滿。解決措施：調(diào)整減水劑保坍緩凝組分；保持自密實(shí)混凝土拌合物工作性；入模前檢測混凝土的流動(dòng)性能是否可以施工；加強(qiáng)模板安裝牢固度檢查等。

（9）開裂：導(dǎo)致原因有自密實(shí)混凝土膠凝材料用量過高，自密實(shí)混凝土入模擴(kuò)展度過大，養(yǎng)護(hù)不到位等。預(yù)防措施：優(yōu)化自密實(shí)混凝土配合比，適當(dāng)減少水泥用量，控制水化熱；控制自密實(shí)混凝土入模擴(kuò)展度；加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。

6 小結(jié)

自密實(shí)混凝土的施工與質(zhì)量控制對(duì) CRTSⅢ 型板式無砟軌道的質(zhì)量具有決定性的意義。自密實(shí)混凝土的施工與質(zhì)量主要從兩方面進(jìn)行控制。

（1）原材料以及配合比的設(shè)計(jì)方面，包括實(shí)驗(yàn)室的原材料檢測與控制，施工配合比的調(diào)整與優(yōu)化。

（2）施工工藝及管理，現(xiàn)場相關(guān)技術(shù)人員的積極配合與幫助，施工過程的合理化、信息化，施工條件的改善與優(yōu)化，現(xiàn)場施工人員的技術(shù)學(xué)習(xí)與提高等等。以上方方面面都影響著自密實(shí)混凝土的灌注質(zhì)量，只有眾多細(xì)枝末節(jié)的合理配合，才能把建設(shè) CRTSⅢ 型板式無砟軌道的任務(wù)順利完成。