新建鐵路無砟軌道板養護溫度測控研究

李敏霞，許宏偉，焦永剛

(石家莊鐵道大學，石家莊 050043)

新建鐵路無砟軌道板養護溫度測控研究

李敏霞，許宏偉，焦永剛

(石家莊鐵道大學，石家莊 050043)

本文對新建高速鐵路CRTSⅡ型無砟軌道板蒸養中的養護制度、測點分布進行了研究;并對養護期間的溫度場進行了監測。根據各測點溫度曲線變化規律，分析了養護時間與生產不匹配問題，并對存在問題提出改進措施。

CRTSⅡ 養護 溫度 測控研究

軌道是高速鐵路和客運專線的重要組成部分，為了滿足高速鐵路高安全性和高舒適性的要求，無砟軌道技術在客運專線的施工中得到了廣泛的應用，并必將成為我國客運專線的發展方向。目前正在建設的京滬客運專線高速鐵路采用了CRTSⅡ型無砟軌道系統，為了保證在軌道板生產時具有較高的效率和質量，需要對軌道板的養護技術進行研究。

本文結合京滬高鐵CRTSⅡ無砟軌道板澆筑后的溫度實測數據，初步研究軌道板水化熱放熱規律，以保證澆筑后軌道板不會出現表面裂縫。并對澆筑中存在的養護時間延長，與整個生產環節不匹配的問題，提出了解決方案。測試地點位于江蘇徐州地區，監測階段分別為6月下旬和7月。

1 軌道板養護制度

養護的主要控制參數有：升溫時間、升溫速度、恒溫時間、恒溫溫度、降溫速度等。當混凝土制品的外形尺寸、原料性能、混凝土配合比及其他工藝條件一定時，蒸養工藝是決定混凝土性能及制品質量的關鍵因素。根據文獻，又經過試驗研究，軌道板廠制定了相應的蒸養制度。

混凝土入模前需將模板溫度控制在10～30℃之間，混凝土入模溫度控制在5～30℃之間。在軌道板澆筑完畢混凝土初凝并起出側模板后，立刻在混凝土表面覆蓋帆布養護。恒溫期板體混凝土芯部最高溫度不超過55℃，控制溫度要與軌道板溫度平衡，溫差應≤15℃。試件強度達到48 MPa以上時，即可撤掉帆布進行脫模。脫模時，軌道板表面與周圍環境溫差應≤20℃。軌道板脫模后應立即進行覆蓋自然養護，當軌道板表面溫度與周圍環境溫差≤15℃時，方可撤掉覆蓋物運出廠房存放。

2 傳感器布置

2.1 臺座模具測溫傳感器安裝布置

在每個臺座模具下方分別距臺座左、右端部大約15 m處，各安放1支測溫傳感器。安裝高度應該在距離模具底部3～5 cm左右(不可與模具底面相接觸)，用于檢測臺座底部的環境溫度，傳感器將檢測到的數據實時傳送給溫度控制儀。并通過兩臺電磁閥調節蒸汽或熱水的流量，分別控制臺座下方左、右兩部分空間的環境溫度，間接達到控制軌道板模具預熱加溫的工藝要求。

2.2 軌道板芯部混凝土溫度檢測傳感器布置

軌道板生產工藝要求每個批次的產品必須使用同一配比的混凝土制作若干組混凝土試塊，并且要求該試塊與本批次的軌道板同條件養護。由于澆筑一個臺座的全部27套軌道板的生產周期較長，可能要3 h甚至更長，因此準確采集和監測軌道板芯部溫度就非常重要。經試驗驗證，檢測軌道板芯部溫度的傳感器埋設在最后一套軌道板中最合理。

2.3 試塊養護箱

每一個軌道板臺座都有一個與之相對應的試塊養護箱。試塊養護箱是完成混凝土試塊與軌道板同條件養護的關鍵性設備，其中布置兩支測溫傳感器，分別為養護箱水溫傳感器和混凝土試塊芯部溫度傳感器。混凝土試塊制作成型后放入養護箱中，浸泡在水中進行養護。養護方式是通過控制水溫，間接加熱混凝土試塊，試塊溫度自動跟隨軌道板的芯部溫度，使其達到自動與構件芯部溫度相一致，從而滿足試塊與軌道板構件同條件養護的要求。

3 實測數據與分析

保證混凝土軌道板養護質量的關鍵就是控制好混凝土的養護溫度。軌道板養護期實測數據包括板芯溫度、環境溫度、控制溫度、熱水溫度、試塊溫度等，本文根據實測數據繪制了各主要測點的溫度變化曲線。

3.1 測點溫度曲線

圖1、圖2為7月中旬測點溫度曲線，圖3、圖4為6月下旬測點溫度曲線。圖中曲線記錄了板芯溫度、環境溫度、控制溫度、試塊溫度等在軌道板養護期間溫度曲線，分靜停期、升溫期和恒溫期。

1)根據圖1曲線，板芯溫度在預養4 h之后開始升溫，升溫速率 <5℃/h。板芯最高溫度為53℃，最高溫度出現在10～15 h的恒溫段。恒溫段板芯溫度始終低于55℃。板芯溫度變化受水化熱、控制溫度、環境溫度等多方面影響。

2)根據圖1曲線，恒溫期試塊溫度自動跟隨軌道板的芯部溫度，從而達到試塊與軌道板構件同條件養護的目的。但是在靜停期和升溫期，試塊溫度大于板芯溫度。從圖2中可以看出，試塊溫度主要受養護箱中熱水溫度影響。在恒溫器后期，由于水化熱使試塊溫度超過熱水溫度，兩者溫差小于3℃。

3)圖3記錄了6月環境溫度稍低時的溫度曲線。根據曲線，恒溫期板芯溫度不超過50℃，養護時間需要延長1 h，為17 h。根據對實際生產期間調研，冬季和初春季節軌道板最高溫度普遍不超過50℃，故養護時間為18 h左右。這樣導致養護生產周期增長，與整個生產環節不匹配。只有將養護時間控制在16 h以內才有很好的操作性。

圖1 測點溫度曲線1

圖2 測點溫度曲線2

圖3 環境溫度低時測點溫度曲線

圖4 板芯與控制溫度溫差

4)圖4分析了板芯與控制溫度的溫差，最大溫差為10℃，控制溫度要與軌道板溫度平衡，一般溫差控制在15℃以內，數據滿足要求。

3.2 結果分析與改進措施

從實測數據來看，混凝土澆筑后，養護期間各項指標都符合規范要求。軌道板表面和芯部溫差<20℃，軌道板脫模時，軌道板表面與周圍環境溫差遠未超過規范規定的20℃的限制值。炎熱天氣中，采用低溫水拌合混凝土，軌道板芯部溫度不超過55℃。但是筆者也發現了一些問題并提出相應改進措施。

1)在靜停期和升溫期，試塊溫度和板芯溫度不能很好一致。由于入模后影響板芯溫度的因素除了模板之外還有環境溫度、周邊混凝土溫度場等，控制系統應將所有影響因素一并加以考慮，進而對電加熱量進行實時調節，控制水溫。從而達到試塊溫度自動與構件芯部溫度相一致，實現試塊與軌道板構件同條件養護的目標。

2)環境溫度低時，尤其在冬期，養護期間軌道板溫度偏低，不得不延長養護時間，影響后續生產，導致整個環節不匹配。改進措施有三方面：第一，軌道板上部加強保溫。環境溫度低于20℃時，應在帆布上再加蓋保溫層，材料推薦棉篷布。第二，提高控制溫度?？刂茰囟扰c軌道板溫差控制在15℃以內，在滿足規范要求基礎上，可適當提高控制溫度，進而增強對軌道板的加熱作用。另外，升溫期升溫速率也有提高的余地。但是考慮到升溫速度決定著殘余變形的大小及脫模強度，升溫越快，所需臨界初始結構強度也越高，升溫過快還將降低砂漿與鋼筋的黏結強度。因此，板芯升溫速度不宜超過10℃/h。第三，從工藝上解決，優化混凝土配合比。在保證強度等指標的基礎上，可適當增加水泥用量，從而增加混凝土水化熱，采用高水化熱的水泥也是優化養護時間的有效措施。

4 結語

軌道板生產過程中，養護是一個重要環節?；炷聊唐陂g溫度場受到多方面的影響，是一個復雜的熱工現象。本次對施工的無砟軌道板均進行了監測，并對實測數據進行研究，對軌道板養護期的溫度控制提出了可靠依據，并對存在問題提出了建議。

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U213.2+43

A

1003-1995(2011)03-0109-03

2010-09-15;

2010-12-13

國家“863”計劃項目資助(2009AA11Z102)

李敏霞(1976— )，女，河北新樂人，講師，工學碩士。

(責任審編 趙其文)