CRTSIII型自密實高性能混凝土缺陷成因及防治

吳樹穎 （中鐵十六局集團有限公司，天津 300162）

在我國高速鐵路大規模發展的大背景下，自密實高性能混凝土的應用程度顯著提升。目前我國已經自主研發出了CRTSIII型板，該技術的深度發展對于自密實高性能混凝土在高鐵工程中的應用起到了積極的推動作用。

1 案例分析

本文以實際城際高鐵為分析背景，該工程中使用的是CRTSIII型板無砟軌道，對應的材料為C40自密實高性能混凝土。受可灌溉空間的限制（介于8～10cm之間），鋼筋密集程度顯著增加，同時還存在斷面小以及振搗性差等問題，這對灌注材料的流動性提出了更高的要求。而使用自密實高性能混凝土后，上述問題得到了明顯的改觀，以往離析、充盈度欠佳以及浮漿等現象都得到了很好的解決。

2 主要質量缺陷及防治措施

2.1 充盈度不足原因分析

判斷填充層質量是否達到工程標準的指標有很多，其中以充盈度最為關鍵。在實際施工過程中，需要在無砟軌道內配備2個觀測孔以及4個排氣孔，如果上述兩個區域內被填入了自密實高性能混凝土，則代表充盈度符合工程標準。如果出現充盈度欠佳現象，其可能的原因如下。

①材料入模擴展度偏小。入模擴展度是衡量自密實高性能混凝土的關鍵指標，參閱相關材料可知，對于本文所論述的武咸城際鐵路而言，其對應的材料擴展度應介于650～750mm這一范圍內。當氣溫較高時，該指標應盡可能接近上限值；反之，則應盡可能接近下限值，伴隨著當口氣溫的變化，擴展度也應隨之進行調整。若擴展度低于現場氣溫所對應的標準值，此時自密實高性能混凝土材料會表現出干稠的特性。正常情況下單塊板的灌注時間介于8～12min區間內，若在長達15min的灌注后材料依然未通過軌道板的四個角時，其對應的充盈度不足現象將顯著加劇[1]。

②環境溫度過高。有時，即便材料擴展度達到了實地工程要求，但依然存在充盈度欠佳的現象，此狀況大多由外界溫度過高所致。根據實地勘測可知，如果現場溫度(T)超過30℃，填充層的封閉性隨之上升，內外部空氣流動性降低，導致腔內氣溫顯著超過大氣溫度，此時腔內溫度T1與大氣溫度之間具有如下關系：

如果充填層的溫度過高，當混凝土材料進入該區域內，將會加快蒸發速度，流動性隨之降低，從而導致混凝土在極短時間內出現干硬現象。盡管此時對應的擴展度達到了標準范圍的上限值，但混凝土材料依然無法到達四個角。

2.2 防治措施

2.2.1 合理選擇適當的入模擴展度

入模擴散度需要根據現場氣溫的變化做以調整，否則將影響灌注質量[2]。通常情況下，在低氣溫環境中混凝土擴散度也應隨之縮小，并向標準下限值靠近，反之則應向上限靠近。標準擴散度范圍的下限值為650mm，當入模擴散度低于該范圍時，擴散度過小將會帶來充盈度不足的現象。

2.2.2 避開高溫時段灌注施工

無砟軌道充填層灌注質量受季節因素的影響較大，由于夏季多為悶熱高溫天氣，因此不適宜展開灌注作業。在工程進度與資金允許的情況下，應盡可能避免夏季作業。若受種種因素限制而不得已在夏季進行灌注時，受季節突發性的影響，也應盡可能避開午后等高溫時段，以早晚施工為佳。此外，混凝土保坍工作也至關重要。對于剩余季節而言，施工也應盡可能避免高溫時段，否則也容易造成充盈度不足的現象。

3 浮漿層形成原因及防治措施

3.1 浮漿層形成原因分析

工程中浮漿層又可以稱之為發泡層，其實質為松軟層且有一定厚度。該層與無砟軌道相接觸，并依附在充填層表面，因此具有連接作用。如果連接力不足，接觸部位將會產生裂縫。充填層出現浮漿通常是由混凝土離析所造成的，此時內部的均勻性不足，碎石與漿體緊固程度欠佳，在碎石下沉的同時漿體還將出現上浮現象。

3.2 防治措施

從成因上考慮不難得知，杜絕自密實高性能混凝土離析的產生是抑制浮漿層現象的重要途徑，在本工程中可采用的方法有如下兩種。

3.2.1 適當摻入改性劑

改性劑集各類外加劑功能于一身，它具備增稠劑、流平劑等多種功能，使用此材料可以大幅改善自密實高性能混凝土泌水現象，從而提升混凝土內部的均勻程度。當混凝土擴展度較大時（通常不得超過780mm），會出現明顯的離析分層現象，基于茹聚特性，可以避免上述問題。

3.2.2 改善聚梭酸高性能減水劑性能

伴隨著自密實高性能混凝土茹性的下降，灌注后將會出現大量氣泡，漿體逐步上浮并伴有浮漿層的出現。工程中，將混凝土茹性欠佳簡稱為TS。當時間＜2.5s以內時，需要對聚羧酸高性能減水劑的使用規格做以適度調整，具體可行的方法有提升減水率，有時也可適當增加摻量，此時單方混凝土所需的水量將得以減少，浮漿層得到了較好的控制。當工程施工作業發生在冬季時，由于該季節溫度普遍較低，因此需要對減水劑進行相應調整，具體表現為保坍成分的降低。若未采取上述操作，自密實高性能混凝土很有可能會出現擴展度返大現象，從而導致離析現象的出現，最終灌注的密實性受到影響，各層結構之間產生不同程度的離縫。

4 浮板原因與防治措施

4.1 浮板原因分析

對于高速鐵路而言，列車在運行時對軌道的平順性提出了更高的要求。如果未采取充填層灌注作業，軌道板高度極容易超過標準范圍，而這便可稱之為浮板。對于無砟軌道板而言，浮板的種類主要有兩種，即邊角上浮以及整體上浮，無論何種形式的浮板，只要高度不符合標準均需要展開返工作業。如果軌道板壓緊裝置配備不夠完整，或是壓緊效果欠缺，二者均會加快灌注速度，此時軌道板就會出現上浮現象。

此外，當自密實高性能混凝土擴展度低于標準范圍下限值時，在灌注作業時混凝土的流動性將受到嚴重影響，此時受局部壓力過大的影響，也會產生浮板。施工環境復雜，造成擴展度偏小的成因也并非一種，一方面與混凝土材料自身有關，其在離開拌合站時就低于標準值；另一方面，受運輸條件的影響，運送至現場所需的時間過長也會引發擴展度偏小的現象。

4.2 防治措施

在對成因進行分析后，提出了具體的解決措施：

①適當增加壓緊裝置或改變壓緊方法

參考正常情況下的作業工藝，對其中的要點加以總結，在非特殊情況下若浮板現象較為明顯，此時可以去的措施有二：確保壓緊裝置的數量；穩定壓緊質量。

②嚴格控制灌注下料速度

在灌注過程中應確保設備各開關的操作準確性，否則也將帶來灌注速度過快等現象。伴隨著灌注速度的加快，將會在一定程度上引發混凝土擴展度過大等問題。因此需要提升現場作業人員的規范性，確保作業者對設備進行合理的控制。

③防止自密實高性能混凝土擴展度過小

灌注之前的檢測工作至關重要，應對自密實高性能混凝土進行全面的參數檢測。當擴展度偏小時，需要適用適量的聚羧酸高性能減水劑，直至達到工程標準后方可進行灌注施工。

④盡量避開氣溫相對偏高中午時段

相比之下，午后兩點是一天中氣溫最高的時段，此時若進行自密實高性能混凝土施工，將會對灌注質量產生較大影響。對此，需要進行現場試驗，對各類影響因素做以深度分析，從而確保高溫時段的灌注質量符合工程標準。此外，若條件允許施工應盡量繞開高溫階段。

5 結束語

綜上所述，本文結合案例分析，對CRTSIII型板式無砟軌道自密實混凝土缺陷的原因進行了詳細的分析，并在此基礎之上對該缺陷提出了可操作性強的防治措施，確保CRTSIII型板式無砟軌道在施工過程中盡可能的避免這些缺陷，提升工程質量。