CRTSⅢ型高铁轨道现浇底座板裂缝分析及控制.pdf
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1、新型建筑材料圆园23援100引言21 世纪以来,我国城市高铁交通建设事业发展迅猛,相关技术水平处于世界领先地位,其中 CRTS芋型无砟轨道是我国独立研发具有自主产权的轨道形式,因工艺简单、稳定性好、可靠性高、维护成本低等优点广泛用于城市高铁桥梁施工建设中。在运营阶段,因结构长期处于外界环境中,除了反复受到雨雪、潮湿、日照等干湿循环作用,还受到动静荷载的反复作用,一旦出现早期裂缝和内部微观缺陷,会在服役期长期进一步扩展,导致钢筋锈蚀和结构劣化损伤,不但对长期耐久性和服役寿命造成威胁,也增加了维护费用,而且影响高铁系统运行的稳定性和安全性1-2。因此,施工阶段混凝土的裂缝控制与预防至关重要。CRT
2、S芋型高铁轨道现浇底座板裂缝分析及控制王丙垒1,朱国军1,张登科1,向飞1,孔繁杰2,秦哲焕1(1.武汉三源特种建材有限责任公司,湖北 武汉430083;2.天津市交通运输综合行政执法总队,天津300000)摘要:根据项目所用的原材料、配合比、结构尺寸及约束特征进行了抗裂验算,根据验算结果和裂缝分布特征,推断 CRTS芋型高铁现浇轨道底座板开裂是由收缩引起的,针对该裂缝,引入兼有抗裂、减缩和增强密实作用的高性能纤维复合材料 SY-COM,并进行了和易性、抗压、劈裂抗拉和刀口诱导开裂试验。结果表明:与基准组相比,该材料可降低泌水率,对工作性无不利影响,28 d 抗压强度提高 0.03%,28 d
3、 劈裂抗拉强度提高 1.14%,刀口诱导抗裂试验评定结果为玉级。工程应用和自生收缩试验表明:与原方案相比,掺入 SY-COM 使混凝土 28 d 自生收缩降低了 56.2%,抗裂安全系数提高了 63.1%,使前述推断得到了验证,该方案可行。关键词:高铁轨道底座板;混凝土收缩;纤维复合材料;抗裂验算;裂缝控制中图分类号:TU528.7文献标识码:A文章编号:1001-702X(2023)10-0030-06Analysis and control of cracks in the cast-in-situ base plate of CRTS芋 high speed railWANG Bingl
4、ei1,ZHU Guojun1,ZHANG Dengke1,XIANG Fei1,KONG Fanjie2,QIN Zhehuan1(1.Wuhan Sanyuan Special Building Materials Co.Ltd.,Wuhan 430083,China;2.Tianjin Transportation Comprehensive Administrative Law Enforcement Corps,Tianjin 300000,China)Abstract:According to the raw materials,mix proportions,structural
5、 dimensions and constraint characteristics used in the pro原ject,the crack resistance calculation was carried out.According to the calculation results and crack distribution characteristics,itwas concluded that the crack of CRTS芋 cast-in-place rail base plate was caused by shrinkage.For this crack,a
6、high-perfor原mance fiber composite material SY-COM with the functions of crack resistance,shrinkage reduction and densification enhancementwas introduced,and the workability,compression,splitting tension and knife-edge induced cracking tests were carried out,The re原sults show that compared with the r
7、eference group,this material can reduce bleeding rate without adverse effects on workability.The compressive strength at 28 days is increased by 0.03%,the splitting tensile strength at 28 days is increased by 1.14%,andthe evaluation result of blade induced cracking resistance test is level 玉.The eng
8、ineering application and autogenous shrinkagetest results show that compared with the original plan,the addition of SY-COM reduces the spontaneous shrinkage of concrete by56.2%after 28 days,improves the safety factor of crack resistance by 63.1%.This confirms the above inference and proves thefeasib
9、ility of this plan.Key words:high-speed rail base plate,concrete shrinkage,fiber composites,anti-crack checking calculation,crack control基金项目:河北省建设科技研究指导性计划项目(2022-2158)收稿日期:2023-02-23;修订日期:2023-04-25作者简介:王丙垒,男,1987 年生,工程师,硕士,主要从事混凝土结构裂缝控制及自防水技术开发应用,E-mail:。中国科技核心期刊30晕耘宰 月哉陨蕴阅陨晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂晕耘宰 月哉陨蕴阅陨
10、晕郧 酝粤栽耘砸陨粤蕴杂混凝土材料的特点是抗压强度高而抗拉强度低,在水化龄期内产生自身收缩、温度收缩和干燥收缩等变形3-5,由于浇筑时间不同,新浇混凝土硬化阶段收缩受到旧混凝土界面的约束而产生拉应力,拉应力一旦超过了混凝土当龄期的抗拉强度,即存在开裂风险。刘增杰等6研究了 CRTS芋型无砟轨道现浇底座板凹槽四角裂缝,通过倒角优化设计控制了该裂缝。李艳7通过有限元模拟研究了 CRTS芋型无砟轨道现浇底座板凹槽环周裂缝,通过布置钢筋进行裂缝控制。朱长华等8研究了 CRTS玉型无砟轨道道床板裂缝类型,针对自干燥收缩裂缝通过内掺SAP,以其饱水释水功能延缓内部相对湿度降低速率,从而减少内部收缩。邓忞成
11、9研究了云桂铁路桥梁现浇道床板的裂缝类型,认为收缩是主要原因,提出了调整配合比、原材料、施工工艺和养护措施等裂缝控制方法。高贵等10采用无机纳米抗裂减渗剂的方法对该类结构的裂缝控制。何财基等11、杨汉国12研究了高原干旱环境下同类结构的裂缝形式,并采用内掺内养护剂进行湿度补偿减少收缩,外喷养护剂进行养护的方法降低了开裂风险。综上所述,国内研究大多集中于道床板和底座板凹槽,针对施工期 CRTS芋型现浇底座板整体结构横向裂缝控制的研究较少,而底座裂缝的产生对轨道结构有较大影响,目前我国高速铁路里程超 30 000 km,基于裂缝的普遍性,急需研究底座板横向裂缝的产生机理和有效控制裂缝的方法。1项目
12、概况1.1项目简介某高速铁路特大斜拉桥位于长江下游河段,当地属于亚热带季风气候,冬冷夏热,四季分明,施工期为 69 月,高铁轨枕结构采用 CRTS芋型无砟轨道技术,基层凿毛并植筋,安装钢制模板,底座板采用现浇混凝土成型,混凝土等级 C40,相邻接缝处设置伸缩缝,单块底座板结构尺寸为:长 6 m、宽 3m、厚 0.18 m。施工现场全景以及底座板施工照片如图 1 所示。图 1施工现场全景以及底座板施工照片1.2异常情况说明2022 年 6 月 14 日,采用 47 m 天泵浇筑底座板,混凝土坍落度(180依20)mm,采用振捣棒机械振捣,人工初次抹面,待混凝土终凝前采用人工二次抹面,终凝后洒水并
13、覆盖养护膜自然养护,14 d 后拆除养护措施后出现垂直于长度方向的贯穿裂缝,且裂缝间距相近,平均每段底座板有 5 条裂缝,宽度 0.10.3 mm,如图 2 所示。针对该裂缝,项目部初步采用局部设置加强筋的方法(见图 3),但施工后裂缝控制效果仍无改善。图 2底座板裂缝分布与示意图 3底座板加强筋分布2开裂分析为分析裂缝产生原因,主要从原材料、配合比、施工工艺和抗裂验算等方面进行剖析。2.1原材料胶凝材料:P O42.5 华新水泥、F 类域级粉煤灰,主要化学成分见表 1;砂:水洗优质河砂,域区中砂,含泥量 1.3%;碎石:分别为 516 mm 小石和 1625 mm 大石,含泥量 0.3%;聚
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