過程補水和溫度梯度對CRTSⅢ型軌道板平整度的影響

張文波，凌海東，代龍江，倪碧波，崔德水，孫成曉

（1.中國鐵路上海局集團有限公司工程質量監督站，上海 200071；2.上鐵蕪湖軌道板有限公司，安徽 蕪湖 241012）

平整度是CRTSⅢ型軌道板外形尺寸重要控制指標，軌道板平整度的控制對軌道板后期鋪設精調有至關重要的作用。軌道板平整度超差過大將導致精調時軌道高低調整量增大，使用的扣件調整件增多，對建設成本和施工監督造成不利影響。通過對軌道板平整度長期觀測可以發現：軌道板平整度在外部環境條件作用下會有所變化，但從變化趨勢來看，軌道板平整度發展是一個增長的過程。研究表明：混凝土整體收縮對板預應力施加前的初始變形影響較大。在一致收縮基礎上，板上下層混凝土梯度收縮將使板的變形進一步增大，特別是承軌臺模板的約束作用造成軌道板上下層混凝土收縮變形差異，由此引起的板翹曲變形幅值所占比例較大。

目前軌道板平整度控制主要有兩種方式：①以減小軌道板養護中早期強度快速增長階段收縮變形；②對模板進行反拱處置，但兩種方式的最終目的是控制軌道板脫模時的平整度。本文以P5600型軌道板為研究對象，對比分析臺座法和流水機組法生產的軌道板平整度變化規律，并通過在混凝土內部預埋應變傳感器，測試軌道板在蒸養過程中的內部收縮變化，分析過程補水措施對軌道板各部位內部收縮應變值變化規律的影響，同時對不同溫度條件下軌道板平整度測試結果進行對比，為軌道板生產過程中平整度的控制提供數據支持。

1 混凝土配合比及性能指標

CRTSⅢ型軌道板混凝土設計強度等級為C60，性能滿足Q/CR567-2017技術要求。軌道板混凝土配合比見表1，混凝土拌合物及硬化混凝土性能技術要求與檢測結果見表2。

混凝土配合比（kg/m3） 表1

混凝土拌合物及硬化混凝土性能技術要求與檢測結果 表2

2 試驗方法

2.1 軌道板養護制度

軌道板采用臺座法和流水機組法2種生產工藝，均采用蒸汽養護。蒸汽養護分為靜置、升溫、恒溫和降溫4個階段，具體養護工藝：靜置3h+升溫2h+恒溫15h+降溫2h，恒溫養護溫度為37℃。

2.2 應變計布置圖

測點布置以每塊板1/4區域分上下兩層埋設6個傳感器。測點分為板端中部上、板端中部下、板角上、板角下、板中上、板中下6個位置。測試設備采用基康儀器有限公司BGK-MICRO-40型自動化數據采集儀，該儀器具備40個測量通道，可同時監測混凝土內部應變及溫度。

圖1 應變計及其安裝圖

2.3 平整度測試方法

軌道板平整放置且在起吊套管處用150 mm×150 mm×150 mm的立方體木塊四點支撐。軌道板單側承軌面中央翹曲量檢測采用全站儀法。

3 結果與討論

3.1 軌道板平整度發展規律

臺座法是目前軌道板生產的主要生產工藝，臺座法采用“矩陣單元法”生產，每個張拉臺座內設置8套（2×4）模板；流水機組法是在臺座法基礎上降低建廠費用，提高生產效率而開發的新型生產工藝，流水機組法采用單根張拉系統，保證每根預應力筋張拉力滿足設計要求，生產作業更加精細。選取臺座法和流水機組法生產的P5600型軌道板各1塊，分別測 試 1d、7d、28d、56d、90d、130d、150d和180d的軌道板平整度，分析兩種生產工藝對軌道板平整度的影響。

圖2 軌道板平整度隨齡期變化曲線

從圖2軌道板平整度隨齡期變化曲線上來看，兩種生產工藝生產的軌道板平整度均隨存放齡期的延長而逐漸增大，但從平整度數據對比來看，流水機組法生產的軌道板平整度優于臺座法。脫模時軌道板平整度臺座法和流水機組法分別為0.7mm和0.4mm，存放28d時平整度增大至1.3mm和0.8mm，滿足平整度標準要求。從軌道板平整度增長幅度來看，自脫模至養護至56d平整度增長幅度較大，齡期56d后軌道板平整度增長幅度減小。由于流水機組法生產軌道板采用“半開式”模具，模具整體性優于臺座法的“拆分式”模具，并且流水機組法模具底模采用預應力鋼棒張拉，可對模具底板起到預設“反拱”的作用，且能通過下層預應力鋼棒力值調整為后期變形控制提供條件，有利于軌道板長期平整度控制。

3.2 軌道板過程補水措施收縮應變分析

研究表明：灑水養護是減小混凝土早期收縮的常用措施。為明確混凝土養護過程中灑水對軌道板平面度的影響，在上鐵蕪湖軌道板有限公司臺座法生產車間，以P5600軌道板為研究對象，在保證其他條件相同情況下，對混凝土表面初凝1次灑水和不灑水進行對比試驗，并檢測軌道板不同部位的混凝土收縮應變。

圖3 臺座法軌道板養護階段應變曲線

圖4 過程補水軌道板養護階段應變曲線

由測試結果可知：

①軌道板中部由于受到周邊約束，板頂和板底混凝土縱向應變相當，是否灑水對軌道板中部混凝土硬化過程中收縮影響亦不明顯，混凝土應變均為10με左右；

②軌道板對角線1/4處不灑水和灑水時頂、底面混凝土分別為27.1με、92.2με 和 12.9με 、10.4με，采取一次灑水措施，板頂收縮率減小52.4%，板底減小88.7%；

③軌道板板角不灑水和灑水時頂、底面的混凝土應變分別為 50.2με、60.8με 和 17.3με、42.3με，采取一次灑水措施后，板頂收縮率減小65.5%，板底減小30.4%。

養護過程灑水可以有效減小軌道板混凝土早期收縮，從而減小由于擋肩約束導致的早期變形。

圖5 臺座法和過程補水軌道板平整度變化曲線

從圖5數據可以看出，在軌道板混凝土初凝階段增加補水措施后，軌道板平整度得到有效控制。脫模時增加補水措施的軌道板較基準軌道板降低0.3mm，存放28d時較基準軌道板平整度降低0.5mm，滿足平整度標準要求。

3.3 溫度梯度對軌道板平整度的影響

本次試驗主要研究軌道板在自由狀態下測試環境溫度變化影響軌道板翹曲變形的規律影響，通過溫度與軌道板翹曲變形的規律，制定相應控制措施以期達到改善軌道板平整度的超標情況。試驗選取臺座法和流水機組法生產的軌道板各1塊，在早、中、晚期間各測試1次軌道板平整度，并對板底和板面溫度進行測試，平整度測試結果見圖6。

圖6 不同溫度梯度下軌道板平整度測試結果

檢測時對軌道板板面溫度和板底溫度進行測量，早、中、晚板面和板底溫度分 別 為 24.7℃ 和 23.6℃ 、36.9℃ 和29.4℃、37.2℃和33.7℃，溫度梯度分別為1.1℃、7.5℃和3.5℃。從臺座法生產的軌道板各個時間點檢測的軌道板平整度數據上來看，影響軌道板翹曲變化量的主要因素是軌道板板面、板底間溫差大小，板面與板底溫差越大，軌道板單側承軌面中央翹曲量越大。軌道板平整度的變化與周邊環境溫度變化有關，平整度的變化并不是一個不可逆過程。因此，對于檢測軌道板平整度的環境溫度對保證檢測結果的準確性具有重要意義。

4 結論

①軌道板平整度均隨存放齡期的延長而逐漸增大，但從平整度數據對比來看，流水機組法生產的軌道板平整度優于臺座法。

②養護過程灑水可以有效減小軌道板混凝土早期收縮，從而減小由于擋肩約束導致的早期變形。脫模時增加補水措施的軌道板較基準軌道板降低0.3mm，存放28d時較基準軌道板平整度降低0.5mm。

③影響軌道板翹曲變化量的主要因素是軌道板板面、板底間溫差大小，板面與板底溫差越大，軌道板單側承軌面中央翹曲量越大。軌道板平整度的變化與周邊環境溫度變化有關，平整度的變化并不是一個不可逆過程。