以河砂為骨料的自密實RPC用于CRTSⅢ型板式無砟軌道調整層的可行性研究

馬麟

（四川鐵道職業學院，四川 成都 611732）

1 CRTSⅢ型板式無砟軌道調整層現狀

CRTSⅢ型板式無砟軌道是我國具有自主知識產權的高速鐵路無砟軌道結構，先后應用在鄭西、成灌、武漢城市圈城際鐵路、盤營、西寶、沈丹、鄭徐、京沈高鐵[1]。其吸收了CRTSⅠ型板式、CRTSⅡ型板式無砟軌道的技術特點，并采用自密實混凝土（以下簡稱SCC）取代水泥乳化瀝青砂漿（以下簡稱CA 砂漿）作調整層。SCC 相對于CA 砂漿有耐久性和經濟性的優勢，同時施工和養護維修都更加便捷。

CRTSⅢ型板式無砟軌道下部為帶凹槽結構的底座，使用C35 混凝土；上部是帶擋肩的軌道板，有P5600、P5350、P4925、P4856 幾種規格，使用C60 混凝土預制，并設置“門”型鋼筋；底座上使用聚丙烯非織造土工布用作隔離層。施工時，對軌道板定位后即開始SCC 的澆筑工作。

目前，《高速鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道自密實混凝土暫行技術條件》（鐵總科技〔2013〕125 號）對填充層SCC 的拌合物性能和硬化體性能作了要求，即在滿足自流平的情況下，達到C40 混凝土的性能。

通過對前述線路的檢查、養護，發現SCC 層存在以下病害：一是與軌道板和底座板（隔離層）產生離縫；二是自身的開裂、掉塊、剝落等。這使得對SCC 調整層的改良具有深遠意義，而自密實活性粉末混凝土（以下簡稱自密實RPC）以其優良的性能為改良當前使用的SCC 提供了一種思路。

2 使用原材料

本文實驗采用是四川安縣中聯水泥廠生產的P.O42.5R 普通硅酸鹽水泥；用振動磨制備4 種細度的粉煤灰；選用普林斯公司的灰白色微硅粉；通過篩分實驗得到河砂粒徑分布見圖1；使用KS-JS50 型聚羧酸高性能減水劑；鋼纖維為表面鍍銅的微絲鋼纖維。

圖1 河砂粒徑

3 實驗方法和配合比

（1）流動度測試方法：使用截錐圓模，高60mm，上口內徑70mm，下口內徑100mm。拌好膠砂后倒入圓模，將高出膠砂刮掉并抹平，垂直向上提起，待膠砂流動穩定后測量互相垂直的兩個方向的直徑，單位cm。

（2）強度測試方法：標準養護7d 和14d，參照《水泥膠砂強度檢驗方法》測試抗壓強度、抗折強度。

（3）配合比：其他原料以水泥質量為基準，保證減水劑與膠凝材料的配合比0.015 不變，硅灰/水泥摻量在0.1-0.2 變化，粉煤灰/水泥摻量在0.25-0.35 變化，河砂砂膠比在1.6-2.4 變化，水膠比在0.26-0.34 變化，鋼釬維體積摻量從0-0.025變化。

4 試驗結果

4.1 硅灰摻量對流動度和強度的影響

圖2 不同硅灰摻量下自密實RPC 的流動度和強度

如圖2所示，隨著硅灰摻量的增加，流動性先增大再減小，但均在250mm 以上，保水性和粘聚性同樣較好，滿足且優于SCC 的工作性能。強度在基準配合比附近時較高，在硅灰摻量過高或過低時強度均開始明顯下降。在硅灰摻量較多時，7d 強度發展更快，這與硅灰早期主要發揮填充效果有關。

4.2 粉煤灰摻量對流動度和強度的影響

圖3 不同粉煤灰摻量下自密實RPC 的流動度和強度

如圖3所示，粉煤灰摻量變化對流動度造成的影不大，主要因其外形、結構的減水性和較小細度帶來的大需水性相互影響有關。其強度在與水泥摻量比為0.28 時出現最大值；在摻量較小時，隨摻量增加，填充效應起主要作用；在摻量較大后，滯后的二次反應使強度有所降低。

4.3 砂膠比對流動度和強度的影響

圖4 不同砂膠比下自密實RPC 的流動度和強度

如圖4所示，流動度隨砂膠比的增大而減小，因為起到流動作用的主要是膠凝材料漿體。抗壓、抗折強度總體隨著砂膠比的增而降低，一是因為河砂在常溫下并不具備火山灰活性，作為骨料僅僅起著填充作用；二是根據多組分混凝土配合比理論，混凝土強度主要由膠凝材料用量決定。

4.4 水膠比對流動度和強度的影響

圖5 不同水膠比下自密實RPC 的流動度和強度

如圖5所示，水膠比越大，流動性越好，強度越低。

4.5 鋼纖維摻量對流動度和強度的影響

圖6 不同鋼纖維摻量下自密實RPC 的流動度和強度

如圖6所示，摻量較低時，鋼纖維能引入氣泡，提高流動性；同時摻量較大所產生的纖維搭接現象又會阻礙自密實RPC 的流動效果。鋼纖維摻量對自密實RPC 的影響主要體現在力學性能上，隨著鋼纖維摻量的增加，強度提高。

5 結論及展望

（1）使用河砂的自密實RPC 在流動性和強度方面較當前使用的SCC 具有明顯優勢，滿足現行的CRTSⅢ型板式無砟軌道調整層施工工藝，具有一定的可行性；

（2）粉煤灰、硅灰有一個最適宜摻量，使得工作性和力學性能達到最優；水膠比可以在保證流動度的情況下盡量小；砂膠比理論上越小越好，但要綜合考慮工程經濟性；鋼纖維摻量的增加能提高強度，但會增加配制難度。

（3）還需要對耐久性能、收縮性能等作進一步研究。