双块式轨枕如何养护能够提高混凝土后期强度

摘要：随着我国高铁事业的迅速发展，双块式轨枕逐渐取代了板式无砟轨道，其特点在于混凝土体积小，易于生产，更方便流程控制，生产质量相对更加稳定，浪费最少。在双块式无砟轨道施工当中，二次现浇道床板整体性更好，施工环节也少，施工最不利的因素更少，拼接单元在缩小，更加容易做到线路整体闭合。双块式轨枕混凝土强度为C60，高于底座板混凝土强度C40，在无砟轨道中位于主导地位。是最为关键的轨道结构部分。为了保证轨枕可靠、耐用，其生产环节中的养护的过程占据时间最长，其方法也比较灵活，存在问题也较多，在现场养护的控制就成了施工中的关键，以下将一些比较合理的养护过程进行论证。

关键词：双块式轨枕混凝土；养护；过程控制

引言：双块式轨枕通过带模蒸汽养护提升混凝土早期强度，过程至关重要，因为在养护后需要立即将带温的轨枕从模具内脱出，其过程受混凝土强度、温度、模具、钢筋等多方面的影响。如果要顺利完成脱模工序，达到生产过程连续，何时蒸汽养护停止，需要多长时间达到脱模强度是一个比较难的问题。首先，需要明确，技术条件中要求的混凝土40Mpa的脱模强度是通过长期的施工验证积累形成的结果，在此一方面不可以降低标准，否则混凝土后期强度肯定不会取得满意的效果。

一、养护的方式

双块式轨枕根据其结构小的特点，采用流水线生产模式制造，其养护的方式基本为蒸汽养护，就是提供最佳的温度、湿度环境，使得混凝土强度发展可以持久。目前，养护设备多为蒸汽锅炉，也可使用电加热设备。具体根据现场环境，及供热速率大小进行选择。一般总功率小于100KW时，可采用电加热方式，比较环保。

养护的方式从设备上有所区分外，从养护的形式也分两类，一是坑养，即分单元养护，是一种稳定的、成熟的可以直接反映养护过程控制的一种，不利之处在于从布局上讲影响流水线生产；二是通道养护，是一种新型的可以使生产过程完全达到程序、串联的作业模式，不利之处在于串联了所有模具的养护时间，养护时间得到具体划分，质量控制稍显薄弱。

轨枕的养护重点在于养护的控制，即是自动温控系统的设置及其所发挥的作用。一是通过实时测温数据管理养护蒸汽的通入和排放，二是检测各部位的温度数据，通过温度变化了解混凝土水化热的进程及不同部位混凝土的变化。

二、养护的过程

养护的过程分为四步走：

第一步：静停。静停时间规定不可少于2小时，静停温度不可超过30℃。主要这两方面的要求是根据混凝土的初凝时间和混凝土的入模温度进行限定的。第一步所进行时的平台对养护的整个过程至关重要。

双块式轨枕的养护平台大小完全取决了混凝土的配制。在通过其他C60高性能混凝土的施工后在一致的方面有：选用低水胶比，高胶凝材料用量，同时也要合适的浆体比有利于混凝土的养护。在不一致的方面，为了使养护更加趋于成效，采用较小塌落度，选用标准型减水剂。

哈密轨枕场通过多次混凝土配合比拌制的试验，认为0.27的低水胶比，480kg/m3的胶凝材料总量，其中选用普通硅酸盐水泥（低碱），配制40-80mm的低混凝土坍落度，混凝土含气量在2.5～3%时，混凝土的初凝时间约40分钟，即可大大提前混凝土的水化热时间。

哈密轨枕场夏季的混凝土入模温度一般在28℃左右，冬期施工在20℃左右，轨枕静停的养护温度按照28℃（最高混凝土入模温度）控制，即混凝土静停阶段即达到保温、保水状态。促使混凝土自身水化热过程提前。

第二步：升温。升温是一个比较复杂的过程。主要是控制整个过程的升温速率要保持一致，而且要控制升温的总时间，以及升温所需达到的温度。

首先需要根据混凝土芯部温度的变化，确定混凝土升温的速度，以混凝土芯部温度的变化同步于外界温度的变化，速率要求基本一致。升温所达到的温度需要根据芯部温度的峰值确定，一般混凝土芯部接近50℃时，外界施加温度基本已到位。其升温所需时间也自然可得。不过，其环节需要反复的比对和数据分析，以确定某一个配合比下最终的升温过程。

哈密轨枕场使用P.O42.5水泥（低碱）的配合比，升温需要80分钟，升温最高环境温度设定为47℃，芯部温度达到53℃，升温速率14.25℃/h。满足升温速率每小时不能超过15℃的要求，同时也将升温的环节达到最高水平。同时经过升温后，混凝土强度可超过15Mpa。

第三步：恒温。恒温过程是一个相对比较平稳的过程。在恒温开始阶段，芯部温度依旧有所上升，而由于混凝土水化热的效果远不如外界蒸汽的效果，不再提高养护温度时，当温度有所下降时，混凝土水化热量散于环境之中，芯部温度不再上升。

恒温的过程重点在于持续。按照正常1小时3 Mpa的强度增长来看，到达脱模强度至少需要8个小时，而预留至少1小时降温时间（强度继续增长），那么恒温时间至少需要7小时。恒温阶段结束，混凝土强度必须超过35Mpa，否则不可终止。

第四步：降温阶段。目前，较为常用的为保湿降温，即喷雾水加快蒸汽凝结，以达到环境温度降低的目的。同时保证混凝土湿润，水化热持续进行。按照温差控制基本与升温所需时间一致。

综上所述，双块式轨枕单次带模养护时间为，静停2小时，升温1.5小时，恒温7小时，降温1.5小时。即一个生产循环养护用时为12小时。

目前，根据强度检测情况，轨枕在养护11.5个小时时能够达到40MPa的脱模强度，基本和养护过程匹配，同时也能够达到一天固定两循环的生产模式。

三、养护的控制

养护的过程按照四步骤形成合理的养护曲线，按照先平，在斜线上升，再平，后圆顺下降的过程进行。其中降温过程是最难控制的。

养护系统的控制依靠自动温控系统，温控系统收集养护坑内的环境温度、混凝土表面和芯部温度。但仅通过坑内环境温度的数据用于工控机对数据进行处理，以形成指令控制电磁阀的开关。

所以，在温控控制过程中，重点在于积累数据分析不同的时间段，不同的环境温度下，混凝土芯部温度的变化，以及强度增长的速度。重在寻找在指定的时间段温度没有达到设定值的原因，发现混凝土强度增长不均衡的时间段和位置，加以优化和预防。

养护过程存在强度不达标的主要原因有四，可通过养护过程及时发现并注意整改。

静停阶段温度超过设定值，混凝土水化进程过早；检测水泥比表面积是否过大，搅拌是否均匀，以及温控探头是否准确。

升温阶段未按照同一速率加温；系统内数据未及时处理，正常情况下，系统自动计算设定在一定的时间内需要提高的温度，分成若干相等段落进行。而系统反馈数据滞后时，影响到已经达到升温要求时电脑识别为未达到，继续供气，从而导致升温过程逻辑错误，无法实现过程同速率。

恒温时降温；正常情况下，进入恒温过程，温度相对损失较少，加之混凝土水化热产生的能量可以维持环境温度，主要原因应在于测温探头的设置位置错误或养护坑密封不好，蒸汽外漏。

降温过快；这主要因为养护坑内气量不足，环境湿度不足，在降温措施之下，一降到底。另外，影响养护过程的其他较大外界因素有二。

养护坑内温度存在上下不一致的情况。由于气流的关系，蒸汽入坑后大量升于养护坑顶，形成坑内底部与顶部温差。主要可利用蒸汽管道盘形布置、多方向开孔，模具错位摆放进行调节。控制温度探头按上中下布置，控制温度求其平均值，使上部温度走正偏差，下部温度走负偏差，得以上下温度在理论控制温度上下，达到均衡养护。

养护的供气过程与气压、分汽缸大小有直接关系。测定养护坑内气量充沛时气压，分汽缸气压为所有养护坑内压力总和的2倍。即在全部供气时，分汽缸在理论最大的供气状态下，同样能够达到同步供气，即供即停，相反则增加了供气的频率，多次供气的好处就在于坑内蒸汽循环，温度上下振幅相等。

四、养护的效果及保证混凝土强度的措施

混凝土经过蒸汽养护后，其早期强度迅速提高，脱模时混凝土强度已达到设计强度的67%，蒸汽养护后，混凝土表面光洁，表皮1cm的厚度内水化过程基本结束，混凝土脱模便利。再后续的10天自然养护中，3天养护即可达到轨枕设计强度，后期混凝土强度增长缓慢。

养护的效果好坏直接影响到轨枕脱模的质量。保持良好的混凝土养护质量，首先要保证投入的设备、设施能够满足使用要求，其次对测温系统的检测要保证准确无误，更加要在养护过程中不断对养护数据进行对比分析，形成基本可靠的标准养护曲线，用于实际生产中的对照。确保养护过程受控。

混凝土强度的增长依靠混凝土水化反应。蒸汽养护的混凝土从数据上看，混凝土养护10天至28天时强度增长很小，其养护10天时能够达到配合比设计的混凝土强度。而10天内的混凝土养护主要在前3天，便能够达到轨枕设计强度。

养护过程主要靠温度、湿度。由此，蒸汽养护是第一阶段，重点在于必须在强度达到脱模要求时方可停止蒸汽养护，不完整的蒸汽养护肯定影响混凝土的最终强度。第二阶段则为自然养护，根据不同的区域，自然养护区内湿度应保持在50%以上，温度应在20度以上最佳。分区、包裹、喷淋养护是轨枕最有效的自然养护方式。

五、轨枕二次养护的意义及后期强度情况

轨枕在蒸汽养护结束后，需要在脱模后继续自然养护，称为二次养护。二次养护是混凝土最终强度实现的桥梁。轨枕经过蒸汽养护后，脱模时轨枕温度仍在40度左右。其迅速的水分蒸发，不利于混凝土芯部的混凝土水化过程。需要立即对轨枕表面进行湿润。在轨枕表面和环境温度一致后，进行间隔洒水养护。因为轨枕外形复杂，体积小，表面覆盖困难，难以存水，固洒水养护以2小时为宜。

自然养护的过程更加使混凝土强度能够得到均衡发展，消除混凝土表面色差，与蒸汽养护相辅相成。最终的轨枕后期强度仍然取决于自然养护。

结束语

总之，在双块式轨枕的预制过程中，尽可能多地采取一些措施，保证养护各阶段的顺利进行。蒸汽养护的目的为了轨枕顺利脱模，养护不到位，轨枕混凝土强度不均或偏小，都会造成轨枕掉块或破损，造成浪费。同样，是自然养护使轨枕混凝土强度达到最高，不达标同样是废品。养护的方式多种多样，仅此一种过程进行以上总结供大家探讨，望同事、专家们多多指正。