CN108149526A - 一种crtsⅰ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法 - Google Patents

一种crtsⅰ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，先确定混凝土膨胀剂种类及掺量，然后在CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板中埋设内置有温度传感器的应变计，浇筑混凝土，养护混凝土，对CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土动态监测；本发明明确了具体设计施工措施，增加了CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土补偿收缩能力，提供了混凝土养护期间的动态监测的方法，有效提高了CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土的抗裂性能；本发明设计施工措施完善，混凝土补偿收缩性能持久，抗裂性能高。

Description

一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法
技术领域
本发明属于混凝土结构工程技术领域，具体涉及一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法。
背景技术
CRTSⅠ型双块式无砟轨道，其主要由下部支撑体系（底座）、现浇混凝土道床板，双块式轨枕、高弹性扣件、钢轨组成。相较于其它类型无砟轨道，CRTSⅠ型双块式无砟轨道具有造价相对较低、技术标准相对单一、施工技术容易掌握等优点，因此，其在我国多条高速铁路中得到应用。然而，由于混凝土结构温差、早期收缩变形、外部荷载过大、新旧混凝土结合部位应力集中及原材料等原因，CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土裂缝问题较为普遍。
道床板是CRTSⅠ型双块式无砟轨道轨道结构的重要组成部分，一旦道床板混凝土出现裂缝，特别是超标裂缝和贯穿性裂缝，在列车长期荷载和自然因素的作用下，裂缝会逐渐发展，降低道床板混凝土的耐久性，削弱轨道结构的承载能力，增加运营维修工作量和维修成本，甚至会影响行车安全。目前，工程上更多地是考虑是在施工过程中对道床板混凝土进行优化。但是，现阶段相应设计不规范，具体的施工方法还很混乱，技术措施目标不明确，施工期间混凝土监测尚未得到重视。
对现有的技术文献进行检索后只发现一项相关专利的申请：申请号为CN201510110008.8、发明名称为“CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土优化方法”的发明专利，该专利仅仅是从原材料选取及质量控制、施工中混凝土配比的优化设计、道床板混凝土线上施工过程控制这三个方面的技术措施来控制道床板混凝土的裂缝，并没有考虑混凝土自身补偿收缩应变的能力，也没有考虑混凝土养护条件对产生裂缝的影响，并且也缺乏对道床板混凝土应变和温度的动态监测。
因此，CRTSⅠ型双块式无砟轨道亟需一种更佳的抗裂构筑方法。
发明内容
本发明的目的在于根据现有技术的不足，提供一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，该方法克服了CRTSⅠ型双块式无砟轨道抗裂设计施工方法不明确，缺乏施工期间数据监测等缺点，实现CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂，有效防止混凝土的开裂。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，包括以下步骤：
第一步，在混凝土中添加膨胀剂 确定混凝土膨胀剂种类及掺量：混凝土膨胀剂种类根据工程环境选择，对于环境温度长期高于80℃或大体积混凝土，选用氧化钙类膨胀剂；有侵蚀水的环境，选用硫铝酸钙类或硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂；无以上环境条件，则选用硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂；混凝土膨胀剂的用量通过混凝土膨胀剂的限制膨胀率数据确定；
第二步，埋设应变计 在无砟轨道道床板中央位置、高度的二分之一处，沿板长方向水平埋设内置温度传感器的埋入式振弦应变计，埋入式振弦应变计通过绑扎的方式固定在钢筋上；
第三步，浇筑混凝土 混凝土入模温度控制在5℃～30℃之间，混凝土浇筑沿道床板长边方向从一侧向另一侧连续进行，当混凝土从轨枕下自动漫流至前一根轨枕后，方可前移至下一根轨枕继续往前浇筑，逐根轨枕单向连续浇筑，注意防止轨枕下形成空洞；
第四步，养护混凝土 混凝土初凝后（浇筑完成约3～4小时），采用土工布和塑料薄膜覆盖养护，终凝后（混凝土浇筑完成约7～10小时）用自动喷淋养护装置以沙袋压边的方式进行洒水养护，以确保混凝土表面充分湿润为宜，养护时间不少于7天；
第五步，混凝土动态监测 在混凝土浇筑完毕后，通过应变计实时监测混凝土的应变值和温度，直至完成构筑。
所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，第一步中确定混凝土膨胀剂掺量的方法为：根据GBJ50119-2003《混凝土膨胀剂应用技术规范》及项目情况，分别制作膨胀剂用量为26kg/m3、34 kg/m3、43kg/m3、52kg/m3的四种混凝土试件进行混凝土限制膨胀率的测试，在14天限制膨胀率超过0.035%的试件中选择最小膨胀剂用量作为混凝土膨胀剂用量。
所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，其混凝土限制膨胀率通过GB 23439-2009《混凝土膨胀剂》所提供的实验规范进行。
所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，其混凝土试块尺寸为100mm×100mm×300mm。
所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，第二步中所述的埋入式振弦应变计温度测量精度≤0.5℃，应变测量精度≤1με。
所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，第三步中道床板采用掺加了膨胀剂的C40混凝土并通过现场泵送浇筑，浇筑时尽量降低出料口的高度，以减小混凝土对钢筋的冲击；采用***式振捣棒进行振捣，混凝土振捣过程中，应避免重复振捣，防止过振；混凝土浇筑不得中断，每单块板必须一次浇筑完成，杜绝后补及二次浇筑。
所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，第四步中在混凝土养护之前需进行抹面处理，混凝土入模后0.5小时内用木抹完成粗平，1小时后再用钢抹抹平；为防止混凝土表面失水产生细小裂纹，在混凝土入模3-4小时后进行二次抹面压光，抹面时严禁洒水润面，并防止过度操作影响表层混凝土的质量。
所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，第五步中混凝土入模后，前3天每隔2小时测试一次应变计数据，3天到7天每天测试一次，7天后每周测试一次；监测时间不少于90天。拌制混凝土胶凝材料中取消矿粉的掺入，粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级F类粉煤灰。
本发明的有益效果是：
本发明相比现有技术，首次采用道床板混凝土中掺加膨胀剂的方法来控制道床板混凝土的开裂，明确了具体设计施工措施，增加了道床板混凝土的补偿收缩能力，有效提高了道床板混凝土的抗裂性能。本发明设计施工措施明确，抗裂性能高。
具体实施方式
本发明公开了一种掺加膨胀剂的CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，包括以下步骤：
第一步，确定混凝土膨胀剂种类及掺量。
混凝土膨胀剂种类根据工程环境选择，对于环境温度长期高于80℃或大体积混凝土，选用氧化钙类膨胀剂；有侵蚀水的环境，选用硫铝酸钙类或硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂；无以上环境条件，选用硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂。所述氧化钙类混凝土膨胀剂为与水泥、水拌和后经水化反应生成氢氧化钙的混凝土膨胀剂，所述硫铝酸钙类混凝土膨胀剂为与水泥、水拌和后经水化反应生成钙矾石的混凝土膨胀剂，所述硫铝酸钙-氧化钙类类混凝土膨胀剂为与水泥、水拌和后经水化反应生成氢氧化钙和钙矾石的混凝土膨胀剂。其中混凝土膨胀剂的用量通过混凝土膨胀剂的限制膨胀率数据确定。
第二步，在CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板中埋设内置有温度传感器的应变计。
在CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板中央位置、高度的二分之一处，沿板长方向水平埋设内置有温度传感器的埋入式振弦应变计，埋入式振弦应变计通过绑扎固定在钢筋上。
第三步，浇筑混凝土。
混凝土入模温度控制在5℃～30℃之间，混凝土浇筑沿道床板长边方向从一侧向另一侧连续进行，当混凝土从轨枕下自动漫流至前一根轨枕后，方可前移至下一根轨枕继续往前浇筑，逐根轨枕单向连续浇筑，注意防止轨枕下形成空洞。
第四步，养护混凝土。
混凝土初凝后（浇筑完成约3～4小时），采用土工布和塑料薄膜覆盖养护，终凝后（混凝土浇筑完成约7～10小时）用自动喷淋养护装置以沙袋压边的方式进行洒水养护，以确保混凝土表面充分湿润为宜,养护时间不少于7天；
第五步，CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土动态监测。
在混凝土浇筑完毕后，通过应变计实时监测混凝土的应变值和温度。
其中，第一步确定混凝土膨胀剂掺量的方法为：
根据GBJ50119-2003《混凝土膨胀剂应用技术规范》及项目情况，分别制作膨胀剂用量为26kg/m3、34 kg/m3、43kg/m3、52kg/m3的四种混凝土试件分别进行混凝土限制膨胀率的测试，在14天限制膨胀率超过0.035%的试件中选择最小膨胀剂用量作为CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土膨胀剂用量。
所述的混凝土限制膨胀率通过GB 23439-2009《混凝土膨胀剂》所提供的实验规范进行。
所述的混凝土试块尺寸为100mm×100mm×300mm。
其中，第二步所述的埋入式振弦应变计温度测量精度≤0.5℃，应变测量精度≤1με。
其中，第三步道床板采用掺加了膨胀剂的C40混凝土，现场泵送浇筑，浇筑时尽量降低出料口的高度，以减小混凝土对钢筋的冲击；采用***式振捣棒进行振捣，混凝土振捣过程中，应避免重复振捣，防止过振；混凝土浇筑不得中断，每单块板必须一次浇筑完成，杜绝后补及二次浇筑。
其中，第四步在混凝土养护之前需进行抹面处理，混凝土入模后0.5小时内用木抹完成粗平，1小时后再用钢抹抹平；为防止混凝土表面失水产生细小裂纹，在混凝土入模3-4小时后进行二次抹面压光，抹面时严禁洒水润面，并防止过度操作影响表层混凝土的质量。
其中，第五步混凝土入模后，前3天每隔2小时测试一次应变计数据，3天到7天每天测试一次，7天后每周测试一次；监测时间不少于90天。
此外，拌制CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板混凝土胶凝材料中取消矿粉的掺入，粉煤灰为Ⅰ级或Ⅱ级F类粉煤灰。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本实施例提供一种掺加膨胀剂的CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，用于某高铁无砟轨道试验段道床板工程，C40道床板的结构尺寸为长6440mm、宽2800mm、高260mm，有较高的抗裂要求，考虑到普通混凝土道床板抗裂效果不佳，采用内掺膨胀剂的方法配置补偿收缩混凝土道床板，保证道床板的长期抗裂性能，具体设计施工步骤简述如下：
第一步，根据本工程施工条件判断，道床板所处环境温度不高且无侵蚀水，选用硫铝酸钙-氧化钙类混凝土膨胀剂；根据限制膨胀率测试，第14天限制膨胀率超过0.035%的最小膨胀剂用量为34kg/m3；根据本工程设计要求，强度等级选用C40，道床板混凝土配合比为水155 kg/m3，水泥：325 kg/m3，粉煤灰：71 kg/m3，河砂：740 kg/m3，碎石：1065 kg/m3，减水剂：4.35 kg/m3，引气剂：4.35 kg/m3，膨胀剂34kg/m3。
第二步，根据道床板的结构尺寸，每块道床板设计一个测点，测点设置在CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板中央位置、高度的二分之一处，沿板长方向水平埋设内置有温度传感器的埋入式振弦应变计，埋入式振弦应变计通过绑扎固定在钢筋上。
第三步，凝土入模温度控制在5℃～30℃之间。混凝土浇筑沿道床板长边方向从一侧向另一侧连续进行，当混凝土从轨枕下自动漫流至前一根轨枕后，方可前移至下一根轨枕继续往前浇筑，逐根轨枕单向连续浇筑，注意防止轨枕下形成空洞；混凝土入模后0.5小时内用木抹完成粗平，1小时后再用钢抹抹平；为防止混凝土表面失水产生细小裂纹，在混凝土入模3-4小时后进行二次抹面压光，抹面时严禁洒水润面，并防止过度操作影响表层混凝土的质量。
第四步，混凝土初凝后（浇筑完成约3～4小时），采用土工布和塑料薄膜覆盖养护，终凝后（混凝土浇筑完成约7～10小时）用自动喷淋养护装置以沙袋压边的方法进行洒水养护，以确保混凝土表面充分湿润为宜，养护时间不少于7天。混凝土浇筑完毕后，前3天每隔2小时对应变计的应变值、温度读取一次；第3天到第7天每天对应变计的应变值、温度读取两次次；7天后每周对应变计的应变值、温度读取一次；监测时间为90天，实时监测混凝土的应变值和温度值。在监测的时间段内，混凝土应变增长符合正常增长曲线，14天后应变值基本维持稳定，未发现应变突然降低的现象，混凝土内外温度均衡，监测的数据显示内外温差未有超过15℃的情况，掺加膨胀剂的道床板混凝土抗裂效果良好。
本实施例所述的一种掺加膨胀剂的CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，针对CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂设计施工特点，在道床板混凝土内部建立较大的膨胀应力，配置补偿收缩混凝土来补偿混凝土的收缩应变，大幅度地提高了CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂能力，实时监测道床板混凝土的应变及温度，保障设计施工效果。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，在混凝土中添加膨胀剂
对于环境温度长期高于80℃或大体积混凝土，选用氧化钙类膨胀剂；有侵蚀水的环境，选用硫铝酸钙类或硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂；无以上环境条件，则选用硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂；
第二步，埋设应变计
在无砟轨道道床板中央位置、高度的二分之一处，沿板长方向水平埋设内置温度传感器的埋入式振弦应变计，埋入式振弦应变计通过绑扎的方式固定在钢筋上；
第三步，浇筑混凝土
混凝土入模温度控制在5℃～30℃之间，混凝土浇筑沿道床板长边方向从一侧向另一侧连续进行，当混凝土从轨枕下自动漫流至前一根轨枕后，方可前移至下一根轨枕继续往前浇筑，逐根轨枕单向连续浇筑；
第四步，养护混凝土
混凝土初凝后，采用土工布和塑料薄膜覆盖养护，终凝后用自动喷淋养护装置以沙袋压边的方式进行洒水养护，以确保混凝土表面充分湿润为宜，养护时间不少于7天；
第五步，混凝土动态监测
在混凝土浇筑完毕后，通过应变计实时监测混凝土的应变值和温度，直至完成构筑。
2.根据权利要求1所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，其特征在于，第一步中确定混凝土膨胀剂掺量的方法为：根据GBJ50119-2003《混凝土膨胀剂应用技术规范》及项目情况，分别制作膨胀剂用量为26kg/m3、34 kg/m3、43kg/m3、52kg/m3的四种混凝土试件进行混凝土限制膨胀率的测试，在14天限制膨胀率超过0.035%的试件中选择最小膨胀剂用量作为混凝土膨胀剂用量。
3.根据权利要求2所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，其特征在于，所述的混凝土限制膨胀率通过GB 23439-2009《混凝土膨胀剂》所提供的实验规范进行。
4.根据权利要求3所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，其特征在于，所述的混凝土试块尺寸为100mm×100mm×300mm。
5.根据权利要求1所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，其特征在于，第二步中所述的埋入式振弦应变计温度测量精度≤0.5℃，应变测量精度≤1με。
6.根据权利要求1所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，其特征在于，第三步中道床板采用掺加了膨胀剂的C40混凝土并通过现场泵送浇筑，浇筑时尽量降低出料口的高度，以减小混凝土对钢筋的冲击；采用***式振捣棒进行振捣，混凝土振捣过程中，应避免重复振捣，防止过振。
7.根据权利要求1所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，其特征在于，第四步中在混凝土养护之前进行抹面处理，混凝土入模后0.5小时内用木抹完成粗平，1小时后再用钢抹抹平；为防止混凝土表面失水产生细小裂纹，在混凝土入模3-4小时后进行二次抹面压光，抹面时严禁洒水润面，并防止过度操作影响表层混凝土的质量。
8.根据权利要求1所述的一种CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板抗裂构筑方法，其特征在于，第五步中混凝土入模后，前3天每隔2小时测试一次应变计数据，3天到7天每天测试一次，7天后每周测试一次；监测时间不少于90天。
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