路基段无砟轨道补偿收缩混凝土技术研究

路基段无砟轨道补偿收缩混凝土技术研究

侯晓轩

侯晓轩

中铁十七局集团第一工程有限公司山西太原030032

摘要：在我们的日常出行中铁路已经成为交通运输中极为重要的交通工具，而高速铁路由于具有快捷、舒适、安全和维修工程量少等优点，已发展为现代交通运输系统的主旋律。无砟轨道作为高速铁路非常重要的一部分，其结构连续、平稳、维修少等方面较传统有砟轨道形式具有明显的优越性，已被世界各国确定为高速铁路的主要轨道形式，其结构表面裂缝也成为了的耐久性研究极为重要的方向。

关键词：无砟轨道；补偿收缩；耐久性；配合比

引言：无砟轨道做为后期工程施工的线路主体工程，道床板裂缝非常常见，而由于路基的不均匀沉降所带来的不均匀支撑力的作用在路基段道床板裂缝尤为突出。混凝土出现裂缝，不仅影响道床板的整体美观性，还加大混凝土与周边环境的接触面积，对混凝土结构的耐久性产生非常恶劣的影响。裂缝产生的原因有很多，不同原因产生的裂缝形式也不同，其主要因素的为混凝土的质量（包括坍落度、水胶比、外加剂、胶材料用量和配合比等）、施工工艺、养护和施工环境等。为了克服路基环境、不均匀沉降、连续结构等问题引起的裂缝，本文主要对路基段道床混凝土配合比重新进行了优化，研究出在路基段道床板专用的低收缩、防开裂混凝土配合比。

1微膨胀剂作用

混凝土由于自身的干缩或冷缩开裂，很大程度上降低了它的使用功能和结构的耐久性。在混凝土中掺入微膨胀剂拌制成补偿收缩混凝土，能够补偿混凝土由于收缩产生的裂缝，避免外部空气中的水分通过裂缝进入结构内部形成电化学腐蚀环境对钢筋产生锈蚀，降低钢筋与混凝土的粘结强度。

2聚丙烯纤维的作用

2.1有效仰制裂缝

在混凝土中加入聚丙烯纤维可起到传递应力的作用，同时可以压挤毛细管，甚至将其阻塞，使混凝土表面失水面积有所减少，水分迁移困难，从而使毛细管失水形成的张力降低，达到降低混凝土收缩变形的目的。

2.2抗压、抗弯拉、抗折强度

混凝土的抗压强度是判断混凝土质量的重要指标，而抗弯拉和抗折强度对大体积混凝土和长距离构件混凝土也是非常重要的指标。在混凝土中掺入聚丙烯纤维对混凝土的抗压强度没有明显改善，但混凝土的抗弯拉强度和抗折强度的均得到了一定程度的改善。

3配合比设计依据及技术指标要求

3.1技术指标要求

Ⅰ、强度等级：路基段连续结构道床板混凝土，混凝土强度等级为C40。

Ⅱ、工作性能要求：坍落度120mm～160mm，1小时内坍落度损失不超过20mm，入模含气量2.0%～3.0%，凝结时间7h～12h；

Ⅲ、耐久性要求：混凝土应具有良好的抑制自收缩及抗裂性能；聚丙烯纤维不得具有导电功能，微膨胀剂限制膨胀率水中14d≥1.5×10-4，水中14d转空气中28d≤-3.0×10-4；混凝土最大碱含量不大3.5kg/m3；混凝土氯离子含量不应超过胶凝材料用量的0.06%；混凝土三氧化硫含量不应超过胶凝材料总量的4.0%；混凝土的氯离子渗透电通量要求小于1200C；混凝土抗渗等级≥P14。

3.2材料选用

Ⅰ、水泥：四川川煤水泥有限责任公司生产的P·042.5水泥；

Ⅱ、粉煤灰：江油市贵富建材有限公司（江油电厂）生产的Ⅱ级粉煤灰，掺量为胶凝材料总量的29%；

Ⅲ、细集料：广元金河砂石有限公司生产的中砂，细度模数Mx=2.9；

Ⅳ、粗集料：广元市哈鑫金业有限公司联合采石场生产的5～31.5mm连续级配粗集料，其中（5～16）mm：（16～31.5）mm=30%:70%；

Ⅴ、减水剂：山西佳维建材有限公司的JW-11(缓凝型)聚羧酸高性能减水剂，掺量为胶凝材料用量的1.0%；

Ⅵ、微膨胀剂：山西佳维建材有限公司生产的Ⅰ型微膨胀剂，外掺量为水泥用量的5%；

Ⅶ、聚丙烯纤维：北京德诺希科技发展有限公司生产的丝长无导电聚丙烯纤维，掺量为1.0kg/m3；

Ⅷ、水：地下井水（拌合及养护用水）。

3.3设计步骤

（1）确定混凝土配制强度

根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2011）混凝土的配制强度采用下式确定：fcu，0≥fcu，k＋1.645σ

根据混凝土的生产质量水平，强度标准差σ取5.0，则混凝土施工配制强度为：fcu，0＝40.0+1.645×5.0=48.2MPa

（2）根据规范规定，强度等级为C40～C45混凝土每立方米的胶凝材料用量不宜高于450kg，假设混凝土容重为每方2380kg/m3；基准配合比水胶比为0.38；砂率为42%；每立方米混凝土用水量为150kg；初步选定配合比见表3-1：

3.5混凝土力学性能及耐久性能

根据混凝土拌合物性能试验结果，初步选定的混凝土配合比的和易性满足施工要求。按上述配合比成型，进行力学性能试验（1d、7d、28d、56d抗压强度）、耐久性能（56d电通量、混凝土收缩膨胀性、抗裂性）试验，试验结果见表3-3。

从表3-5中可以看出，4段有代表性的路基中，道床板出现的各类裂缝中八字裂缝出现13条，贯通裂缝出现27条，反射裂缝出现324条。从表3-6中可以看出，4段有代表性的路基中，反射裂缝为186条，八字裂缝为4条，贯穿裂缝为12条，由此可以看出使用优化后的配合比比未优化应用前大幅度减少。

4结束语

配合比中掺入微膨胀剂和聚丙烯腈纤维拌制成补偿收缩混凝土，减少混凝土在硬化过程中产生的收缩（以干缩、冷缩为主）裂缝；补偿收缩混凝土配合比优化应用到路基段连续道床混凝土，裂缝数量明显减少（下降72.5%），也明显提高了混凝土的抗弯拉和抗折强度，进而提高了路基道床板混凝土的结构安全及耐久性能。

参考文献：

[1]李鹏，苗苗，苗芳，姜洪伟，马晓杰.补偿收缩混凝土变形性能研究进展[J].硅酸盐通报，2016，35(01):192-197+208.

[2]赵顺增，刘立，游宝坤.补偿收缩混凝土的基本性能[J].膨胀剂与膨胀混凝土，2009(01):52-64+70.

[3]姚婷，张守治，王育江，郭飞.补偿收缩混凝土应用技术研究[J].混凝土，2014(05):157-160.

[4]佘希寿.混凝土配合比优化设计技术应用与研究[D].湖北工业大学，2017.