無砟軌道道床板混凝土裂縫成因及辦理

無砟軌道道床板混凝土裂縫成因及辦理

　　1、道床板溫度裂縫問題研究現狀

　　混凝土是體積敏感性材料，同時也是熱傳導性能差的材料，由于道床板受溫度的升降變化作用，使得道床板發生翹曲或上拱而產生裂紋。目前國際上對混凝土出現溫度變形裂縫問題給予了相當的重視，美國混凝土協會專門從事混凝土、鋼筋混凝土及大體積混凝土裂縫研究的207和224委員會要求設計者對結構進行溫度應力計算和配筋;德國鋼筋混凝土結構規范(DIN1045)中關于溫度變化對結構的影響方面規定了計算溫差的取值范圍。在無砟軌道方面，根據德國道路與軌道建設規定(zTV Beton—stb)：雙塊式軌枕與240mm的混凝土軌道承載層整體相連;無砟軌道板用鋼筋進行整體加固，以防止出現裂紋，混凝土配筋量為8% ～9% ，從而將可能出現的裂縫寬度限制在0.5mm范圍內(該做法可防止連續鋼筋受到腐蝕，并在混凝土層出現裂縫時，維持鋼筋的鉚定、連接功能)。于安裝于土質路基上的軌道，根據zTvF—st8規定，在厚度為30era的水硬性混凝土支撐層上安裝軌道承載層，水硬性混凝土支撐層是一種拌合水泥加以穩定的支撐層，以控制裂縫的無規則形成。根據ZTVTES sts規定中的慣例，水硬性混凝土支撐層下應鋪設防凍層，防凍層位于土質路基之上。這套系統十分成功的應用在法國和其它國家的高速鐵路上。

　　2、道床板裂縫的形成機理

　　2.1 水泥的水化熱水泥在水化過程中要產生大量的熱量，這是混凝土內溫升高的主要能量來源。澆注初期混凝土的彈性模量和強度都很低，對水化熱急劇溫升產生的應變約束不大，溫度應力自然也比較小;隨著混凝土齡期的增長，其彈性模量和強度相應提高，對混凝土降溫收縮變形的約束越來越強，即產生極大的溫度、應力，當此時混凝土抗拉強度不足以抵抗該溫度應力時，便產生溫度裂縫。

　　2.2 內外約束條件混凝土結構產生溫度應力時，變形會受到其它結構的外約束和自身不同部位的自約束，大體積結構產生的約束較大。與地基澆注在一起的混凝土結構，在溫度變化時受到下部地基的約束，產生外部的約束應力，當溫度從最高值開始下降，混凝土產生較大的拉應力，若拉應力超過抗拉強度，混凝土就會產生裂紋。

　　2.3 混凝土的收縮變形混凝土在水泥水化過程中要產生一定的體積變形，這種變形多為收縮變形，隨著混凝土的硬化，其水分不斷揮發，混凝土就會出現干燥收縮，在混凝土收縮過程中，很容易在混凝土表面形成不規則的收縮裂紋。

　　2.4 鋼軌的伸長引起裂縫雙塊式無砟軌道施工若不能及時松開扣件，鋼軌的伸縮將帶動軌枕在新澆混凝土土中移動從而產生裂縫。

　　2.5 混凝土骨料塑性沉落引起的裂縫當骨料的沉落受到鋼筋的阻擋時，將出現沿鋼筋的走向的裂縫，施工過程中如果模板綁扎的不好、模板沉陷、移動時也會出現此類裂縫。

　　2.6 新舊混凝土不良粘結裂縫在雙塊式軌枕的側面及角部，常出現由于新舊混凝土粘結不良而引起的裂縫。

　　2.7 外界氣溫的變化混凝土結構在施工和運營期間，外部氣溫的變化會對混凝土開裂產生極大的影響，特別是溫度驟升驟降，會造成過大溫差和溫度應力，使混凝土出現裂紋。

　　2.8 其他因素此外，結構基礎不均勻沉陷、凍脹以及鋼筋銹蝕等均會引起雙塊式無砟軌道產生裂縫。下部支承層中存在裂縫或結構縫時，同樣也會產生反射裂縫。

　　3、道床板裂縫處理

　　由于影響道床板開裂的因素很多，因此即使設計和施工上采取了很多措施，仍難以徹底避免道床板的開裂，在這種情況下就有必要對道床板裂縫進行修補。目前常用的裂縫修補方法有環氧樹酯灌注法、表面封閉法、開槽嵌塞法、柔性封閉法。

　　3.1 樹酯灌注法環氧樹酯和聚氨酯是最常見的裂縫灌注材料。樹酯材料具有較高的機械強度，并能抵抗混凝土所遇到的大多數化學侵蝕，樹酯可以灌入到0.05mm的裂縫。環氧樹酯灌注法一般適于處理靜止縫和相對干燥的裂縫;聚氨酯對于結構表面干濕環境條件下均可。

　　3.2 表面封閉法表面封閉法是最簡單和最普通的裂縫修補方法。

　　用于修補對結構影響不大的靜止裂縫(一般裂縫寬度在0.1～0.20ram)，通過密封裂縫來防止水、化學物質和二氧化碳的侵入。如表面聚合物浸入封閉法，可采用低黏度的液態樹酯(或表面涂料膠)涂刷到裂縫表面上，或者在水平表面上沿裂縫構筑臨時的堤圍，使樹脂溢于裂縫表面。

　　3.3 開槽填補法適用于結構允許開槽而寬度較大但數量不多的裂縫，如支承層或橋面混凝土的裂縫。工序為：開槽一涂刷界面處理漿一壓抹聚合物砂漿一養護。先用鑿子和扁鏟沿裂縫開槽，槽深和寬約3—5em，呈u形，用刷子在槽底和兩壁均勻涂刷一層界面處理漿，在界面處理膠尚未硬化之前，將拌制好的聚合物水泥砂漿用抹刀壓入槽中，壓實抹平。

　　3.4 柔性材料法對于活動性裂縫，可采用具有微膨脹性材料密封修補。沿裂縫邊緣開一凹槽并填人適當的柔性材料。

　　4、結束語

　　路基地段雙塊式無砟軌道采用連續結構，道床板開裂是不可避免的。為確保無砟軌道60年使用壽命，在無砟軌道設計和施工過程中，應給予充分重視，采取各種有效的預防措施減少裂縫，尤其是寬裂縫的出現和發展。產生裂縫后，應針對不同寬度的道床板裂縫認真研究、區別對待，采用合理的方法進行處理，保證無砟軌道安全、穩定地工作。

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