CRTSⅠ型双块式无砟轨道混凝土裂纹的控制与修复

摘要：高速铁路的建设缩短了旅客旅行时间，产生了巨大的社会效益，同时对沿线地区经济发展起到了推进和均衡作用。本文主要对CRTSⅠ型双块式无砟轨道混凝土裂纹的形成原因进行了分析并结合现场的施工工艺给予相应的解决方案。

关键词：高速铁路；无砟轨道；裂纹

中图分类号： U238 文献标识码： A

引言：无砟轨道作为一种反复承受列车荷载的结构物，在列车荷载、温度变化、基础变形以及混凝土自身收缩变形的影响下容易产生裂纹。裂纹一旦形成则危害较大，它会降低无砟轨道的耐久性，削弱轨道的承载力，同时还可能会危害到无砟轨道的使用安全。为了进一步加强对道床板混凝土裂纹的控制，本文对道床板混凝土裂纹的种类和产生的原因作了较全面的分析，并提出了施工中控制裂纹的可行办法。

1.工程概况

我单位负责施工的某客运专线无砟轨道起讫里程为DK818+432.24～DK829+190.92，全长10.759km。正线全部采用CRTSⅠ型双块式无砟轨道。CRTS I型双块式无砟轨道结构自上而下依次由钢轨、扣件、轨枕、道床板、隔离层和底座板构成，轨道结构高度为725mm。

2.裂纹产生原因分析

2.1当混凝土温度、环境相对湿度相同时，风速每增加10km/h，混凝土表面水分蒸发速率就增加一倍；混凝土温度、风速相同时，空气湿度每降低50%，混凝土表面水分蒸发速率增加一倍。在大风干旱的环境条件下，混凝土浇筑后尚未抹面完成，表面就会因严重失水而产生塑性开裂；道床板属条形薄壁结构，外露面大，新浇筑混凝土表面水分散失过快，内部水分向外迁移而极易形成失水通道，内部缺陷已经产生。因此道床板混凝土开裂出现主要原因是由于干燥失水过快混凝土收缩而引起。

2.2双块式轨枕在工厂集中预制，其收缩已全部完成，它嵌在新浇道床板混凝土中。新旧浇筑混凝土收缩不同步，会在轨枕块四角产生约束，约束力较大超过混凝土的拉应力时，就会在轨枕块四角产生“八字”形裂纹。

2.3道床板上边缘设计为直角，而非圆角，且该部位在浇筑过程中极易形成过厚浮浆，强度相对较低。施工期间不仅昼夜温差大，而且混凝土的内外温差也大，则混凝土内外变形差就越大，结构所承受的变形压力越大，等应力差出现负值时就会在道床板两侧边缘产生向下延伸的贯通裂纹。在大风环境下其迎风侧更易出现这种贯通裂纹。

2.4施工过程中为满足业主提出的“光洁度”要求，有些抹面工人施工方法错误，抹面时随意洒水，造成混凝土表面强度降低；混凝土采用泵送工艺，砂率和坍落度较大，在浇筑过程中混凝土品质控制不到位时易出现表层浮浆层过厚，表面混凝土强度较低，在温差应力作用下，混凝土表面极易产生龟裂或无规则的网状裂纹。

2.5道床板混凝土浇筑前的轨道精调作业受气温影响较大，一般均在晚上8点左右开始精调，混凝土浇筑完成一般在次日早上6点左右。轨排框架全部采用钢结构，受外界气温影响热胀冷缩变化较大，特别是工具轨伸缩较大，与新浇混凝土在温差作用下会产生约束，若不及时解除扣件释放应力，就会在紧靠轨枕块一侧连续出现界面裂纹。

3.裂纹的控制

3.1优化配合比

在满足设计要求的情况下，遵循“三低一高”的配合比设计原则，以减小混凝土收缩。道床板混凝土设计强度等级为C40钢筋混凝土，耐久性按T2环境设计。混凝土配合比按最小浆体体积原则采用体积法设计。考虑气候的改变、施工工艺及结构的不同，混凝土同时提出多组配合比备用。

3.2优选原材料

施工中严把混凝土原材料品质，尤其控制粗细骨料含泥量、粉煤灰烧失量，以发挥聚羧酸减水剂作用，增强混凝土拌合物的品质。

3.3采取适宜的早期养护和防风措施，尤其是应保证抹面后至覆盖土工布洒水养护前混凝土不得失水，以提高混凝土表面早期强度。如遇大风天气，混凝土抹面应在防风棚内进行。混凝土初凝后覆盖土工布进行洒水养护，然后再覆盖一层塑料薄膜，防止水分过快散失。

3.4从混凝土搅拌、运输、浇筑、振捣、释放应力、抹面和养护等方面形成完整的施工工艺，并培训落实到位，责任落实到人，以提升技术施工作业人员的业务水平。

4.修复工艺

4.1压力灌注法

4.1.1对于裂纹宽度≥0.2mm的裂纹采用压力灌注法进行修复。环氧树脂和聚氨脂树脂是最常见的裂纹灌注材料。树脂材料具有较高的机械强度，并能抵抗自然环境中混凝土所遇到的大部分化学侵蚀，在压力作用下树脂材料可以灌入到宽度为0.05的裂纹内部。环氧树脂灌注法一般适于处理静止裂缝和相对干燥的裂纹，而聚氨酯树脂对于结构表面干、湿环境条件下均可。

4.1.2压力灌注法施做步骤

裂纹检查清理裂纹封闭裂纹并安装注胶底座灌注环氧树脂结构胶拆除注胶底座清除封缝胶及底座并处理表面黑白水泥涂饰表面

① 采用刻度观察裂纹宽度，根据裂纹宽度选取合适的修补方式。

② 基层处理（清洁裂纹）：用气压为0.2MPa以上的压缩空气清除裂纹表面的灰尘。

③ 确定注入口：一般按20～30cm距离设置一个注入口，注入口位置尽量设置在裂纹较宽、开口较通畅的部位，贴上胶带预留。

④ 封闭裂纹：采用快干型封缝胶，沿裂纹表面涂刮，留出注入口。

⑤ 安设注胶底座：揭去注入口上胶带，用封缝胶将底座粘于注入口上。

⑥ 安设灌浆器：将配好的环氧树脂结构胶注入灌浆器中，把装有环氧树脂结构胶的灌浆器旋紧于底座上。

⑦ 灌浆：松开灌浆器弹簧，确认注入状态，如结构胶不足可补充再继续注入。

⑧ 注入完闭：待注入速度降低确认不再进胶后，可拆除灌浆器，用堵头将底座注入口堵塞。

⑨ 待树脂固化后敲掉注胶底座，清理表面封缝胶。

⑩ 清理表面封缝胶后，用角磨机打磨裂缝表面，使混凝土表面平整。利用黑白水泥调色，涂饰表面，使得颜色与原道床板混凝土表面颜色基本一致

4.2表面封闭法

4.2.1表面封闭法是最简单和最普通的裂纹修补方法，用于修补裂纹宽度＜0.2mm的裂纹，通过密封裂纹来防止水、化学物质和二氧化碳的侵入。如表面聚合物浸入封闭法，可采用低粘度的液态树脂（或表面涂料胶）涂刷到裂纹表面上，或者在水平表面上沿裂纹构筑临时的堤围，使树脂溢于裂纹表面，施工工艺。

4.2.2 表面封闭法施做步骤：

① 用钢丝刷原裂纹走向清理宽度约5cm范围内的混凝土表面，仔细清除水泥浮渣、灰尘等杂质。混凝土表面质量不良、裂纹两侧有较多细微龟裂的部位，清理至8―10cm宽。

② 凿除两侧疏松的混凝土块和砂粒，露出坚实的混凝土表面。

③ 用丙酮或酒精擦拭混凝土表面，将油污和灰尘清理干净。

④ 待干燥后用毛刷反复涂刷裂纹修补胶，每隔3―5分钟涂刷一次，涂层厚度达1mm左右为止。

⑤ 用黑、白水泥掺灌胶调色涂饰表面。

无论是采用压力灌注法还是采用表面封闭法，在修补过程中均应严格控制质量，修补结束后应检查修补效果及其质量。凡有不密实或重新开裂等不合格的情况，应采取二次修补等补强措施，确保修补质量。

5.结束语

通过采取上述修补措施，对后期施工的道床板进行了全面裂纹排查，除个别道床板部位存在表面龟裂外，其余裂纹基本消除，混凝土裂纹得到了有效控制，从而提高了无砟轨道的施工质量，保证了其使用寿命与运行安全。

参考文献：

[1]张勇涛;陈机构;;浅谈混凝土工程中常见裂纹[A];混凝土低碳技术与高性能混凝土――混凝土低碳技术国际学术研讨会暨第九届全国高性能混凝土学术研讨会论文选编[C];2010年

[2]傅金筑;坝后背管外包混凝土裂纹研究[A];第六届全国水电站压力管道学术论文集[C];2006年