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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(xiàn)狀
混凝土是體積敏感性材料，同時也是熱傳導(dǎo)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(fā)生翹曲或上拱而產(chǎn)生裂紋。目前國際上對混凝土出現(xiàn)溫度變形裂縫問題給予了相當(dāng)?shù)闹匾�，美國混凝土協(xié)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(shè)計者對結(jié)構(gòu)進(jìn)行溫度應(yīng)力計算和配筋;德國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范(DIN1045)中關(guān)于溫度變化對結(jié)構(gòu)的影響方面規(guī)定了計算溫差的取值范圍。在無砟軌道方面，根據(jù)德國道路與軌道建設(shè)規(guī)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(jìn)行整體加固，以防止出現(xiàn)裂紋，混凝土配筋量為8% ～9% ，從而將可能出現(xiàn)的裂縫寬度限制在0.5mm范圍內(nèi)(該做法可防止連續(xù)鋼筋受到腐蝕，并在混凝土層出現(xiàn)裂縫時，維持鋼筋的鉚定、連接功能)。于安裝于土質(zhì)路基上的軌道，根據(jù)zTvF—st8規(guī)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(wěn)定的支撐層，以控制裂縫的無規(guī)則形成。根據(jù)ZTVTES sts規(guī)定中的慣例，水硬性混凝土支撐層下應(yīng)鋪設(shè)防凍層，防凍層位于土質(zhì)路基之上。這套系統(tǒng)十分成功的應(yīng)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(jī)理
2.1 水泥的水化熱水泥在水化過程中要產(chǎn)生大量的熱量，這是混凝土內(nèi)溫升高的主要能量來源。澆注初期混凝土的彈性模量和強(qiáng)度都很低，對水化熱急劇溫升產(chǎn)生的應(yīng)變約束不大，溫度應(yīng)力自然也比較小;隨著混凝土齡期的增長，其彈性模量和強(qiáng)度相應(yīng)提高，對混凝土降溫收縮變形的約束越來越強(qiáng)，即產(chǎn)生極大的溫度、應(yīng)力，當(dāng)此時混凝土抗拉強(qiáng)度不足以抵抗該溫度應(yīng)力時，便產(chǎn)生溫度裂縫。
2.2 內(nèi)外約束條件混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度應(yīng)力時，變形會受到其它結(jié)構(gòu)的外約束和自身不同部位的自約束，大體積結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的約束較大。與地基澆注在一起的混凝土結(jié)構(gòu)，在溫度變化時受到下部地基的約束，產(chǎn)生外部的約束應(yīng)力，當(dāng)溫度從最高值開始下降，混凝土產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，若拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度，混凝土就會產(chǎn)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(chǎn)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(fā)，混凝土就會出現(xiàn)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(guī)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(chǎn)生裂縫。
2.5 混凝土骨料塑性沉落引起的裂縫當(dāng)骨料的沉落受到鋼筋的阻擋時，將出現(xiàn)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(xiàn)此類裂縫。
2.6 新舊混凝土不良粘結(jié)裂縫在雙塊式軌枕的側(cè)面及角部，常出現(xiàn)由于新舊混凝土粘結(jié)不良而引起的裂縫。
2.7 外界氣溫的變化混凝土結(jié)構(gòu)在施工和運(yùn)營期間，外部氣溫的變化會對混凝土開裂產(chǎn)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(yīng)力，使混凝土出現(xiàn)裂紋。
2.8 其他因素此外，結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)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(chǎn)生裂縫。下部支承層中存在裂縫或結(jié)構(gòu)縫時，同樣也會產(chǎn)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(shè)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(jìn)行修補(bǔ)。目前常用的裂縫修補(bǔ)方法有環(huán)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(huán)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(jī)械強(qiáng)度，并能抵抗混凝土所遇到的大多數(shù)化學(xué)侵蝕，樹酯可以灌入到0.05mm的裂縫。環(huán)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(jié)構(gòu)表面干濕環(huán)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(bǔ)方法。
用于修補(bǔ)對結(jié)構(gòu)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(xué)物質(zhì)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(tài)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(gòu)筑臨時的堤圍，使樹脂溢于裂縫表面。
3.3 開槽填補(bǔ)法適用于結(jié)構(gòu)允許開槽而寬度較大但數(shù)量不多的裂縫，如支承層或橋面混凝土的裂縫。工序?yàn)椋洪_槽一涂刷界面處理漿一壓抹聚合物砂漿一養(yǎng)護(hù)。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(shí)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(bǔ)。沿裂縫邊緣開一凹槽并填人適當(dāng)?shù)娜嵝圆牧稀?/p>
4、結(jié)束語
路基地段雙塊式無砟軌道采用連續(xù)結(jié)構(gòu)，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(shè)計和施工過程中，應(yīng)給予充分重視，采取各種有效的預(yù)防措施減少裂縫，尤其是寬裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展。產(chǎn)生裂縫后，應(yīng)針對不同寬度的道床板裂縫認(rèn)真研究、區(qū)別對待，采用合理的方法進(jìn)行處理，保證無砟軌道安全、穩(wěn)定地工作。
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