雙塊式無砟軌道道床板混凝土裂縫研究

摘要：針對對高速鐵路crts i 型雙塊式無砟軌道道床板混凝土易開裂的成因，通過對實(shí)體結(jié)構(gòu)調(diào)查，分析了道床板混凝土的各種裂紋形式及其成因，并從材料和施工方面提出了防治雙塊式無砟軌道道床板裂縫的具體措施，對今后客運(yùn)專線現(xiàn)澆混凝土道床板的施工具有借鑒意義。 

關(guān)鍵詞:無砟軌道；道床板；裂縫；混凝土；應(yīng)對措施；控制 

【abstract 】 for high speed railway for crts type i double pieces type frantic jumble no track bed concrete ways the cause of easy to crack, through to the entity structure investigation, this paper analyzes the way of concrete crack form of the lower and its causes, and from materials and construction of the puts forward the control double pieces type frantic jumble no way of cracks in the lower track specific measures for future passenger dedicated line cast-in-situ concrete way of significance of reference to the lower construction. 

【key words 】 frantic jumble no tracks;word bed;crack;concrete;measures;control 

1 前言 

無砟軌道作為一種露天放置、反復(fù)承受列車荷載的結(jié)構(gòu)物，在列車荷載、溫度變化、基礎(chǔ)變形以及混凝土自身收縮變形的影響下容易產(chǎn)生裂縫。裂縫一旦形成則危害較大，它會降低無砟軌道的絕緣性能，削弱軌道的承載力，同時(shí)還可能會危害到無砟軌道的使用安全。為了進(jìn) 

一步加強(qiáng)對道床板混凝土裂縫的控制，本文對道床板混凝土裂縫的種類和產(chǎn)生的原因作了較全面的分析，并提出了施工中控制裂縫的可行辦法。 

2雙塊式無砟軌道道床板裂縫型式 

目前，雙塊式無砟軌道的裂縫主要發(fā)生在道床板、支承層和底座上，這些裂縫可歸納為以下幾種形式。 

2.1道床板上雙塊式軌枕的角裂縫 

雙塊式無砟軌道在道床板上出現(xiàn)比較多的裂紋是軌枕塊的四個角處發(fā)展角裂縫。 

2.2路基上連續(xù)道床板上支承層假縫處的反射裂縫 

路基上支承層假縫處均在道床板上有反射裂縫，反射裂縫主要特征有：① 反射裂縫大多在軌枕塊處開裂；②反射裂縫一般多是貫穿裂縫；③反射裂縫的寬度是道床板裂縫中最寬的裂縫之一。 

2.3道床板上龜裂縫 

澆筑道床板時(shí)由于養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，道床板表面缺水導(dǎo)致形成龜裂縫。 

2.4 支承層橫向貫通裂縫 

由于支承層澆筑完成后，支承層的假縫設(shè)置時(shí)間比較遲，在支承層上每隔5—10 m左右出現(xiàn)橫向貫通裂縫。 

3 道床板裂縫的原因分析 

雙塊式無砟軌道道床板裂縫產(chǎn)生的原因主要有兩類：一是由外荷載引起的結(jié)構(gòu)型裂縫，主要是常規(guī)結(jié)構(gòu)計(jì)算中的主要應(yīng)力以及其他的結(jié)構(gòu)次應(yīng)力造成的受力裂縫；二是由非受力變形變化引起的材料型裂縫，主要是由溫度應(yīng)力和混凝土的收縮變形引起的。 

3.1 溫度裂縫 

混凝土具有熱脹冷縮性質(zhì)，當(dāng)外部環(huán)境或結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度發(fā)生變化， 

混凝土將發(fā)生變形，若變形遭到約束，則在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力超過混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)即產(chǎn)生溫度裂縫。 

溫度裂縫產(chǎn)生主要原因是由溫差造成的。溫差可分為三種：水化熱引起的混凝土內(nèi)外溫差、結(jié)構(gòu)整體的溫度升降差、結(jié)構(gòu)從上表面至下表面的溫度梯度。溫度裂縫區(qū)別其他裂縫最主要特征是隨溫度變化而變化。 

3.2 混凝土收縮引起裂縫 

混凝土在水泥水化過程中要產(chǎn)生一定的體積變形，這種變形多為收 

縮變形，隨著混凝土的硬化，其水分不斷揮發(fā)，混凝土就會出現(xiàn)干燥收縮，在混凝土收縮過程中，很容易在混凝土表面形成不規(guī)則的收縮裂縫�；炷�土的收縮類型有很多種，其中引起混凝土開裂的主要包括塑性收縮和干燥收縮。 

塑性收縮塑性收縮是造成道床板混凝土產(chǎn)生早期裂紋的主要原因。道床板混凝土施工具有線路長和環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，施工時(shí)通常采用人工抹面的方式處理混凝土表面，造成處于塑性階段的混凝土在較長時(shí)間內(nèi)暴露在空氣中，表層混凝土失水較快，一旦混凝土中的水分蒸發(fā)速度超過其泌水速度，表層混凝土就會稠硬收縮，當(dāng)其強(qiáng)度不足以 

抵抗收縮受限所引起的拉應(yīng)力時(shí)就會開裂。 

干燥收縮干燥收縮是指在養(yǎng)護(hù)停止后，混凝土在不飽和空氣中失去內(nèi)部毛細(xì)孔水、凝膠水和吸附水而發(fā)生的長度或體積的減少，是一種不可逆收縮，其主要是由半徑＜ 100nm 的毛細(xì)孔失去水分而產(chǎn)生毛細(xì)孔壓力造成的收縮，一般認(rèn)為混凝土中自由水越多，可蒸發(fā)的水量越大，其干燥收縮就會越大。干燥收縮產(chǎn)生的裂縫在crts i 型無砟軌道道床板混凝土裂紋中占有較大比例，尤其是采用泵送工藝施工的大坍落度道床板混凝土。 

3.3 鋼軌的伸長引起裂縫 

雙塊式無砟軌道混凝土澆筑完強(qiáng)度較低時(shí)，若不能及時(shí)松開扣件，鋼軌受溫度影響的伸縮將帶動軌枕在新澆混凝土土中移動從而產(chǎn)生裂縫。 

3.4混凝土骨料塑性沉落引起的裂縫 

當(dāng)混凝土澆筑過程中粗骨料的沉落受到鋼筋的阻擋時(shí)，將出現(xiàn)沿鋼筋的走向的裂縫，施工過程中如果模板綁扎不好、模板沉陷、移動時(shí)也會出現(xiàn)此類裂縫。 

3.5新舊混凝土不良黏結(jié)裂縫 

道床板與雙塊式軌枕的周邊屬于新、舊混凝土的結(jié)合部位，且軌枕表面無附加處理措施，造成新、舊混凝土結(jié)合效果較差，易產(chǎn)生裂縫;在雙塊式軌枕的側(cè)面及角部，常出現(xiàn)由于新舊混凝土黏結(jié)不良而引起的裂縫。 

3.6混凝土材料的不均勻 

混凝土不均勻性主要包括水膠比不均勻、骨料分布不均勻和強(qiáng)度不均勻，造成道床板混凝土分布不均勻的主要因素有:混凝土生產(chǎn)控制不嚴(yán)格、泵送施工時(shí)混凝土坍落度過大、混凝土澆筑時(shí)過振、抹面時(shí)灑水等。上述因素易造成道床板混凝土在垂直、水平方向和局部產(chǎn)生分布不均勻現(xiàn)象，不均勻材料間存在較大變形的差異，易導(dǎo)致混凝土開裂。 

3.6 其他因素 

此外，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)不均勻沉陷、凍脹以及鋼筋銹蝕等均會引起雙塊式無砟軌道產(chǎn)生裂縫。下部支承層中存在裂縫或結(jié)構(gòu)縫時(shí)，同樣也會產(chǎn)生反射裂縫。 

4 裂縫對雙塊式無砟軌道的影響 

4.1鋼筋銹蝕 

鋼筋銹蝕發(fā)生銹脹，會使混凝土保護(hù)層脫落，嚴(yán)重的產(chǎn)生縱向裂縫，影響正常使用。鋼筋銹蝕導(dǎo)致鋼筋有效截面減小，破壞鋼筋與混凝土的黏結(jié)，使結(jié)構(gòu)承載能力降低，甚至導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞，是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的最重要的因素。 

4.2混凝土碳化 

如果空氣中的二氧化碳co2 進(jìn)入混凝土中，足夠的空氣濕度會使其形成碳酸，即h2co3 。隨后碳酸與氫化鈣互相作用，產(chǎn)生碳酸鈣caco3。若ca(oh)2 晶體中的碳酸鈣未溶解，混凝土孔隙水的ph值就會降 

低到鈍化極限值：即鋼筋失去其抗腐蝕性。