CRTSIII型自密实高性能混凝土缺陷成因及防治

吴树颖 （中铁十六局集团有限公司，天津 300162）

在我国高速铁路大规模发展的大背景下，自密实高性能混凝土的应用程度显著提升。目前我国已经自主研发出了CRTSIII型板，该技术的深度发展对于自密实高性能混凝土在高铁工程中的应用起到了积极的推动作用。

1 案例分析

本文以实际城际高铁为分析背景，该工程中使用的是CRTSIII型板无砟轨道，对应的材料为C40自密实高性能混凝土。受可灌溉空间的限制（介于8～10cm之间），钢筋密集程度显著增加，同时还存在断面小以及振捣性差等问题，这对灌注材料的流动性提出了更高的要求。而使用自密实高性能混凝土后，上述问题得到了明显的改观，以往离析、充盈度欠佳以及浮浆等现象都得到了很好的解决。

2 主要质量缺陷及防治措施

2.1 充盈度不足原因分析

判断填充层质量是否达到工程标准的指标有很多，其中以充盈度最为关键。在实际施工过程中，需要在无砟轨道内配备2个观测孔以及4个排气孔，如果上述两个区域内被填入了自密实高性能混凝土，则代表充盈度符合工程标准。如果出现充盈度欠佳现象，其可能的原因如下。

①材料入模扩展度偏小。入模扩展度是衡量自密实高性能混凝土的关键指标，参阅相关材料可知，对于本文所论述的武咸城际铁路而言，其对应的材料扩展度应介于650～750mm这一范围内。当气温较高时，该指标应尽可能接近上限值；反之，则应尽可能接近下限值，伴随着当口气温的变化，扩展度也应随之进行调整。若扩展度低于现场气温所对应的标准值，此时自密实高性能混凝土材料会表现出干稠的特性。正常情况下单块板的灌注时间介于8～12min区间内，若在长达15min的灌注后材料依然未通过轨道板的四个角时，其对应的充盈度不足现象将显著加剧[1]。

②环境温度过高。有时，即便材料扩展度达到了实地工程要求，但依然存在充盈度欠佳的现象，此状况大多由外界温度过高所致。根据实地勘测可知，如果现场温度(T)超过30℃，填充层的封闭性随之上升，内外部空气流动性降低，导致腔内气温显著超过大气温度，此时腔内温度T1与大气温度之间具有如下关系：

如果充填层的温度过高，当混凝土材料进入该区域内，将会加快蒸发速度，流动性随之降低，从而导致混凝土在极短时间内出现干硬现象。尽管此时对应的扩展度达到了标准范围的上限值，但混凝土材料依然无法到达四个角。

2.2 防治措施

2.2.1 合理选择适当的入模扩展度

入模扩散度需要根据现场气温的变化做以调整，否则将影响灌注质量[2]。通常情况下，在低气温环境中混凝土扩散度也应随之缩小，并向标准下限值靠近，反之则应向上限靠近。标准扩散度范围的下限值为650mm，当入模扩散度低于该范围时，扩散度过小将会带来充盈度不足的现象。

2.2.2 避开高温时段灌注施工

无砟轨道充填层灌注质量受季节因素的影响较大，由于夏季多为闷热高温天气，因此不适宜展开灌注作业。在工程进度与资金允许的情况下，应尽可能避免夏季作业。若受种种因素限制而不得已在夏季进行灌注时，受季节突发性的影响，也应尽可能避开午后等高温时段，以早晚施工为佳。此外，混凝土保坍工作也至关重要。对于剩余季节而言，施工也应尽可能避免高温时段，否则也容易造成充盈度不足的现象。

3 浮浆层形成原因及防治措施

3.1 浮浆层形成原因分析

工程中浮浆层又可以称之为发泡层，其实质为松软层且有一定厚度。该层与无砟轨道相接触，并依附在充填层表面，因此具有连接作用。如果连接力不足，接触部位将会产生裂缝。充填层出现浮浆通常是由混凝土离析所造成的，此时内部的均匀性不足，碎石与浆体紧固程度欠佳，在碎石下沉的同时浆体还将出现上浮现象。

3.2 防治措施

从成因上考虑不难得知，杜绝自密实高性能混凝土离析的产生是抑制浮浆层现象的重要途径，在本工程中可采用的方法有如下两种。

3.2.1 适当掺入改性剂

改性剂集各类外加剂功能于一身，它具备增稠剂、流平剂等多种功能，使用此材料可以大幅改善自密实高性能混凝土泌水现象，从而提升混凝土内部的均匀程度。当混凝土扩展度较大时（通常不得超过780mm），会出现明显的离析分层现象，基于茹聚特性，可以避免上述问题。

3.2.2 改善聚梭酸高性能减水剂性能

伴随着自密实高性能混凝土茹性的下降，灌注后将会出现大量气泡，浆体逐步上浮并伴有浮浆层的出现。工程中，将混凝土茹性欠佳简称为TS。当时间＜2.5s以内时，需要对聚羧酸高性能减水剂的使用规格做以适度调整，具体可行的方法有提升减水率，有时也可适当增加掺量，此时单方混凝土所需的水量将得以减少，浮浆层得到了较好的控制。当工程施工作业发生在冬季时，由于该季节温度普遍较低，因此需要对减水剂进行相应调整，具体表现为保坍成分的降低。若未采取上述操作，自密实高性能混凝土很有可能会出现扩展度返大现象，从而导致离析现象的出现，最终灌注的密实性受到影响，各层结构之间产生不同程度的离缝。

4 浮板原因与防治措施

4.1 浮板原因分析

对于高速铁路而言，列车在运行时对轨道的平顺性提出了更高的要求。如果未采取充填层灌注作业，轨道板高度极容易超过标准范围，而这便可称之为浮板。对于无砟轨道板而言，浮板的种类主要有两种，即边角上浮以及整体上浮，无论何种形式的浮板，只要高度不符合标准均需要展开返工作业。如果轨道板压紧装置配备不够完整，或是压紧效果欠缺，二者均会加快灌注速度，此时轨道板就会出现上浮现象。

此外，当自密实高性能混凝土扩展度低于标准范围下限值时，在灌注作业时混凝土的流动性将受到严重影响，此时受局部压力过大的影响，也会产生浮板。施工环境复杂，造成扩展度偏小的成因也并非一种，一方面与混凝土材料自身有关，其在离开拌合站时就低于标准值；另一方面，受运输条件的影响，运送至现场所需的时间过长也会引发扩展度偏小的现象。

4.2 防治措施

在对成因进行分析后，提出了具体的解决措施：

①适当增加压紧装置或改变压紧方法

参考正常情况下的作业工艺，对其中的要点加以总结，在非特殊情况下若浮板现象较为明显，此时可以去的措施有二：确保压紧装置的数量；稳定压紧质量。

②严格控制灌注下料速度

在灌注过程中应确保设备各开关的操作准确性，否则也将带来灌注速度过快等现象。伴随着灌注速度的加快，将会在一定程度上引发混凝土扩展度过大等问题。因此需要提升现场作业人员的规范性，确保作业者对设备进行合理的控制。

③防止自密实高性能混凝土扩展度过小

灌注之前的检测工作至关重要，应对自密实高性能混凝土进行全面的参数检测。当扩展度偏小时，需要适用适量的聚羧酸高性能减水剂，直至达到工程标准后方可进行灌注施工。

④尽量避开气温相对偏高中午时段

相比之下，午后两点是一天中气温最高的时段，此时若进行自密实高性能混凝土施工，将会对灌注质量产生较大影响。对此，需要进行现场试验，对各类影响因素做以深度分析，从而确保高温时段的灌注质量符合工程标准。此外，若条件允许施工应尽量绕开高温阶段。

5 结束语

综上所述，本文结合案例分析，对CRTSIII型板式无砟轨道自密实混凝土缺陷的原因进行了详细的分析，并在此基础之上对该缺陷提出了可操作性强的防治措施，确保CRTSIII型板式无砟轨道在施工过程中尽可能的避免这些缺陷，提升工程质量。