CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實(shí)混凝土施工配合比的調(diào)整及其常見問題處理方法

陳森

（中鐵十一局集團(tuán)第一工程有限公司中心試驗(yàn)室，湖北 襄陽 441104）

1 引言

從CRTSⅠ型板式的CA 砂漿到CRTSⅢ型板式的自密實(shí)混凝土已經(jīng)有了10a 歷史，自密實(shí)混凝土在高鐵的道岔上應(yīng)用，到主線上CRTSⅢ型板上應(yīng)用，我國CRTSⅢ型板式無砟軌道最早的雛形是成灌線，成灌線是CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)段，其結(jié)構(gòu)形式與定型的CRTSⅢ型無砟軌道結(jié)構(gòu)有較大差別。真正意義上的CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)是從武漢城際鐵路開始，盤營客專是第一條通車設(shè)計(jì)速度350km/h的線路。

2 自密實(shí)混凝土理論配合比的特點(diǎn)

1）原材料種類多，有 7～9 種。

2）高用量膠凝材料，包括水泥、粉煤灰、礦粉、膨脹劑、黏度改性劑。

3）低水膠比。

4）粗骨料用量比較少，顆粒粒徑不宜大于16mm。

5）配合比外加劑種類多，如膨脹劑（防止收縮）、黏度改性劑（防止自密實(shí)混凝土離析）、減水劑（減少用水量）、引氣劑（提高混凝土抗凍性）等。

3 自密實(shí)混凝土施工配合比的調(diào)整

3.1 自密實(shí)混凝土施工配合比調(diào)整原則

1）原材料保持同一廠家，原材料的化學(xué)指標(biāo)波動小。

2）水膠比不變。

3）調(diào)整各組分材料摻量，調(diào)整砂、碎石的級配和減水劑的摻量，達(dá)到自密實(shí)混凝土工作性。

3.2 自密實(shí)混凝土施工配合比調(diào)整需要注意的敏感問題

3.2.1 原材料的敏感性

1）用水量的敏感性。（1）測準(zhǔn)砂石含水量。（2）砂、碎石的含泥量、泥塊含量、碎石的石粉含量檢測數(shù)據(jù)實(shí)行動態(tài)管理。（3）水泥單位標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、粉煤灰需水量比、礦粉需水量檢測數(shù)據(jù)也實(shí)行動態(tài)管理。例如，水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量在選配時為142g，在施工時標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量為132g，每方混凝土要少加6kg 水。（4）粉煤灰的燒失量也要滿足要求。燒失量就是反映粉煤灰里含碳量，對水的吸附及外加劑的吸附很強(qiáng)。（5）外加劑的減水率指標(biāo)穩(wěn)定。

2）原材料均質(zhì)性的敏感性。（1）粉煤灰顆粒形狀、玻璃珠體多（在200 倍顯微鏡下看）沒有定量。（2）用質(zhì)地均勻河砂，不宜使用山砂、機(jī)制砂。（3）碎石：宜用5～16mm 的質(zhì)地均勻，針片狀含量小的反擊破碎石。

3）減水劑的敏感性。理解水泥與減水劑的相容性，聚羧酸減水劑有一特性，減水劑在自密實(shí)混凝土達(dá)到一定量摻量時，增加摻量減水效果不是很明顯。

4）混凝土含氣量的敏感性。自密實(shí)混凝土含氣量分南方和北方地區(qū)來考慮，南方自密實(shí)混凝土含氣量在2%～4%，最好在3.5%左右。北方含氣量在4%～7%，自密實(shí)混凝土含氣量在取下限4%～5%。存在含氣量小，容易使自密實(shí)混凝土發(fā)黏，流動性不好，石子外露，灌板時間長等缺點(diǎn)。含氣量大，自密實(shí)混凝土容重小，影響自密實(shí)混凝土硬化后的強(qiáng)度，容易出現(xiàn)發(fā)泡層，自密實(shí)混凝土流動性不好。例如，塑料球與鋼球原理，水泥顆粒在6～65μm，自密實(shí)混凝土氣泡直徑在20～200μm，就相當(dāng)于無數(shù)鋼球在塑料球流動，塑料球越少，流動性越好，塑料球越多，流動越慢的原理。

3.2.2 環(huán)境溫度的敏感性

1）施工氣候的敏感性。自密實(shí)混凝土施工，北方最好的月份在每年 5～10 月份，南方最好 2～6 月和 8～11 月份。氣溫最好在8～30℃范圍內(nèi)施工。

2）天氣溫度的敏感性。室內(nèi)選配合比是常溫的，注意1d溫差及濕度的變化，對自密實(shí)混凝土有一定影響。

3.2.3 施工工藝的敏感性

1）泵車、龍門吊行走距離、吊裝漏斗錐體坡度的敏感性。自密實(shí)混凝土灌注有4 種：（1）泵車加灌料漏斗的組合（橋、路基上施工）；（2）吊車加灌料漏斗組合（橋、路基上施工）；（3）龍門吊加灌料漏斗組合或叉車加灌料漏斗的組合（主要在隧道里施工）；（4）平板車上加罐車罐子帶自動攪拌在兩線中間行走的灌注方式，可以汽車大輪或是軌道車輪；吊裝漏斗上不安裝過濾網(wǎng)等一些輔助設(shè)施。

2）運(yùn)輸距離的敏感性。根據(jù)自密實(shí)混凝土運(yùn)輸距離，調(diào)整自密實(shí)混凝土出機(jī)時自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度。

3）恒壓灌注的敏感性。因?yàn)樽悦軐?shí)混凝土流動性非常好，就好比是密度為2 300kg/m3的液體，在灌注過程中要保持灌料小漏斗的自密實(shí)混凝土面在同一高度（灌料斗的高度一般在 1.5～2m）。

4）工人操作的敏感性。現(xiàn)場工人在灌注前，未對軌道板板腔潤濕；凹槽的水未清除，造成自密實(shí)混凝土表面有發(fā)泡層；在灌注時沒有對小料斗進(jìn)行攪拌。

3.2.4 時間的敏感性

1）攪拌時間的敏感性。自密實(shí)混凝土膠凝材料用量多，粗骨料粒徑小，攪拌時容易產(chǎn)生“灰包”現(xiàn)象；攪拌時間長，容易使混凝土的含氣量增加，引起混凝土“發(fā)泡”現(xiàn)象。

2）擴(kuò)展度損失的敏感性。主要確定自密實(shí)混凝土在運(yùn)輸需要運(yùn)輸幾塊板的混凝土的量，要找出擴(kuò)展度損失最快的時間點(diǎn)；例如，自密實(shí)混凝土在2.5h 后損失最快，也就是說在自密實(shí)混凝土攪拌好后，運(yùn)輸1h，每灌1 塊板時間為0.5h，每罐車最多只能運(yùn)輸3 塊板自密實(shí)混凝土【1】。

3）灌注時間的敏感性。每塊板灌板時間在7～9min（標(biāo)準(zhǔn)板），說明自密實(shí)混凝土拌和物性能良好；灌板時間快或超過9min，說明自密實(shí)混凝土拌和物性能一定有問題，必須找明原因，再進(jìn)行試拌。

4 調(diào)整后自密實(shí)混凝土各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足要求及計(jì)算

在調(diào)整自密實(shí)混凝土施工配合比時，配合比各種技術(shù)要求要滿足規(guī)范的技術(shù)要求。以下是具體的技術(shù)要求：

1）膠凝材料用量不宜大于580kg/m3。

2）用水量不宜大于180kg/m3。

3）自密實(shí)混凝土單位體積漿體的量不宜大于0.4m3。

4）單位體積粗骨料絕對體積宜為0.26～0.32m3。

5）自密實(shí)混凝土氯離子總含量應(yīng)不大于膠凝材料總量的0.1%。

6）自密實(shí)混凝土的堿含量應(yīng)不大于3kg/m3。

7）自密實(shí)混凝土的三氧化硫含量不應(yīng)超過膠凝材料總量的4%。

5 自密實(shí)混凝土施工時常見問題及處理方法

5.1 自密實(shí)混凝土拌和物出現(xiàn)問題

1）擴(kuò)展度損失比較快。由原材料、溫濕度、施工工藝、施工工人配合等一些因素引起，處理方法可以通過二次加減水劑，適量加水等方法，二次加減水劑和適量的水要通過試驗(yàn)驗(yàn)證，在二次加減水劑或適量的水后一定要滿足自密實(shí)混凝土的質(zhì)量。

2）擴(kuò)展度超標(biāo)，有氣泡及泌水、泌漿的情況（見圖1、圖2）。擴(kuò)展度超標(biāo)，自密實(shí)混凝土沒有氣泡和泌水泌漿現(xiàn)象，減少單位用水量；擴(kuò)展度超標(biāo)，有泌水泌漿，減少單位用水量及減水劑摻量。擴(kuò)展度沒有超標(biāo)，有泌漿情況，降低減水劑摻量。

圖1 泌漿

圖2 氣泡、擴(kuò)展度超標(biāo)

3）溫度、濕度對自密實(shí)混凝土拌和物性能影響。溫濕度對自密實(shí)混凝土的影響，根據(jù)溫度時間段，判斷自密實(shí)混凝土在拌和站出站擴(kuò)展度，例如，5～15℃，出機(jī) 680mm 左右；15～30℃出機(jī)在700mm 左右；30℃以上不施工或出機(jī)擴(kuò)展度大一點(diǎn)。

4）自密實(shí)混凝土含氣量超標(biāo)或過大。自密實(shí)混凝土含氣量超標(biāo)，容重減輕，在一定程度上影響自密實(shí)混凝土強(qiáng)度及其他因素。影響自密實(shí)混凝土流動度，T50（自密實(shí)混凝土拌和物坍落度擴(kuò)展直徑達(dá)到500mm 所需的時間）過大，在施工過程中灌板比較慢。調(diào)整減水劑含氣成分，減水劑加適量的消泡劑。

5）自密實(shí)混凝土黏或不黏。自密實(shí)混凝土黏與不黏的主要判斷指標(biāo)為T50和含氣量；當(dāng)自密實(shí)混凝土發(fā)黏時有2 種狀態(tài)：一是當(dāng)T50超過5s，含氣量小于3%時，需要提高自密實(shí)混凝土含氣量，降低減水劑摻量，提高單位用水量5～8kg；二是T50超過5s，含氣量大于6%時，需要降低自密實(shí)混凝土含氣量，降低減水劑摻量，單位用水量在5kg 內(nèi)變動。當(dāng)自密實(shí)混凝土不黏時，T50小于3s 時，要提高減水劑摻量，降低單位用水量 5～10kg。

5.2 硬化后的自密實(shí)混凝土出現(xiàn)的問題

1）浮板（見圖3）。主要原因是：（1）軌道板的壓緊裝置沒有壓緊；（2）自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度小于標(biāo)準(zhǔn)值；（3）自密實(shí)混凝土黏稠，導(dǎo)致自密實(shí)混凝土對板的壓力增大；（4）填充層的空腔沒有濕潤，導(dǎo)致摩擦力增大，壓力增大，導(dǎo)致浮板。對于浮板的軌道板，必須要揭板，重新灌注，揭板要在灌注后1～3h 必須完成。

圖3 浮板

2）浮漿泡沫層，離縫，影響自密實(shí)混凝土質(zhì)量，必須揭板（見圖4、圖5）。主要原因是：（1）自密實(shí)混凝土收縮，單位用水量高，膠凝材料多，自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度過大；（2）自密實(shí)混凝土離析、泌水泌漿、氣泡比較多，導(dǎo)致發(fā)泡層或頂面自密實(shí)混凝土強(qiáng)度薄弱；（3）自密實(shí)混凝土黏度不足，減水劑中消泡劑過多；（4）板底凹槽有積水，模板漏漿。浮漿泡沫層，離縫的軌道板，最好是揭板，防止后續(xù)質(zhì)量的后遺癥出現(xiàn)。

圖4 發(fā)泡層

圖5 離縫

3）填充不飽滿（見圖6）。主要原因是：（1）自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度太小，致使流不到填充層各個位置；（2）填充層溫度太高，導(dǎo)致自密實(shí)混凝土在流動時混凝土表面有假凝現(xiàn)象，致使混凝土流不到位置；（3）填充層的混凝土墊塊、鋼筋網(wǎng)片及土工布阻止混凝土填充各個位置，根據(jù)情況可以制定一些方案，如壓漿、揭板重新灌注；（4）跑模、漏漿造成灌注不飽滿，少量填充不飽滿最好不要修補(bǔ)，修補(bǔ)后產(chǎn)生的危險(xiǎn)比這一點(diǎn)質(zhì)量缺陷要大，填充不飽滿在板1/5 時，采用壓漿，板邊灌注，大于1/5時，最好是揭板，重新灌注。

圖6 填充不飽滿

4）表面出現(xiàn)“龜裂”。主要原因是：通過現(xiàn)場調(diào)查，自密實(shí)混凝土表面有裂紋的，都是在0℃及以下溫度灌注的，溫度裂紋，或混凝土受凍產(chǎn)生，當(dāng)溫度在4℃以下最好不要灌注。關(guān)于“龜裂”的處理，因?yàn)椤褒斄选笔潜韺拥牧芽p，對自密實(shí)混凝土質(zhì)量影響不大，在灌注板時，最好是避開低溫（4℃以下）或高溫（30℃以上）灌注。

5）自密實(shí)混凝土外觀缺陷。錯臺、表面有氣泡、在土工布面有爛根現(xiàn)象等外觀質(zhì)量缺陷。加強(qiáng)模板控制，不要有修補(bǔ)痕跡。自密實(shí)混凝土內(nèi)在質(zhì)量還是滿足要求的。

6 結(jié)語

本文介紹了CRTSⅢ板式無砟軌道自密實(shí)混凝土施工配合比的調(diào)整，針對原材料質(zhì)量滿足要求的情況下，原材料的質(zhì)量波動比較大情況，調(diào)整施工配合比，并且滿足自密實(shí)混凝土各項(xiàng)指標(biāo)，使自密實(shí)混凝土在CRTSⅢ型板式無砟軌道有很好的應(yīng)用。還提出了自密實(shí)混凝土拌合物及硬化后的自密實(shí)混凝土出現(xiàn)問題時的原因分析及調(diào)整方向，使CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實(shí)混凝土質(zhì)量可控。