趙國堂，李昌寧，鐘海江

(1.京滬高速鐵路股份有限公司，北京 100038;2.中鐵一局集團有限公司，西安 710054)

CRTSⅠ型軌道板采用后張法預(yù)制。軌道板脫模時的混凝土應(yīng)達到40 MPa以上。脫模后，應(yīng)在水中養(yǎng)生3 d以上，養(yǎng)生的水溫不應(yīng)低于5℃;混凝土強度和彈性模量達到設(shè)計值的80%，方可施加預(yù)應(yīng)力。軌道板原設(shè)計要求脫模后，先進行水中養(yǎng)護再進行張拉、封錨;新的設(shè)計要求是先張拉、封錨，后進行水中養(yǎng)護。發(fā)生這種改變的原因之一是軌道板未張拉封錨前放入水中養(yǎng)護，水會滲入到預(yù)應(yīng)力孔道中，引起預(yù)應(yīng)力鋼筋的銹蝕。由于這種改變對生產(chǎn)流程產(chǎn)生一定的影響，論文對先水養(yǎng)、后張拉和先張拉、后水養(yǎng)問題進行了分析并開展了試驗研究。

1 張拉與養(yǎng)生順序的影響

CRTSⅠ型軌道板生產(chǎn)流程如圖1所示，模具內(nèi)混凝土澆筑成型后需要進行蒸汽養(yǎng)護。蒸汽養(yǎng)護分為靜置、升溫、恒溫和降溫4個階段?；炷翝仓笤?℃～30℃的環(huán)境中靜置3 h以上方可升溫，升溫和降溫速度不大于15℃/h;恒溫時溫度不宜超過45℃，混凝土芯部溫度不應(yīng)超過55℃(在混凝土內(nèi)埋設(shè)的溫度測試器數(shù)據(jù)顯示混凝土芯部溫度一般比蒸汽最高溫度高8℃ ～10℃)，最高溫度持續(xù)時間控制在6 h以內(nèi);脫模時，軌道板表面與環(huán)境溫差不應(yīng)大于15℃，脫模要在同條件養(yǎng)護試塊抗壓強度達到40 MPa后進行，一般情況下脫模時間約為混凝土澆筑后13～15 h。

圖1 軌道板生產(chǎn)流程

混凝土強度和彈性模量達到設(shè)計值的80%時，方可施加預(yù)應(yīng)力。張拉順序如圖2所示。張拉時間需要1.5 h，封錨需要1.0 h，砂漿初凝需要3.0 h。

圖2 軌道板張拉順序

可以看出，采用先張拉、后水養(yǎng)順序會產(chǎn)生兩個問題，一是如果脫模時混凝土強度為40 MPa，CRTSⅠ型預(yù)應(yīng)力軌道板混凝土強度等級為C60，張拉時強度應(yīng)不低于48 MPa，即脫模時強度達不到48 MPa，還需要在模具外進行養(yǎng)護，這在實際生產(chǎn)中是無法操作的，而且影響生產(chǎn)效率，因此，在CRTSⅠ 型軌道板生產(chǎn)中，需要采用特殊的摻合料，這種摻合料一般以硅灰或研磨更細的礦渣粉為主要成分，早期水化很快，以提高早期強度，混凝土收縮較大[1]，摻合料價格在2 000元/t左右，比普通的礦粉和粉煤灰要高6倍以上，從而增加了軌道板生產(chǎn)成本。二是軌道板從張拉到入水前需要5.5 h，而軌道板脫模后混凝土還處于水化活躍期，強度還在增長，張拉時沒有任何覆蓋養(yǎng)護，水分散失過快，會導(dǎo)致混凝土收縮，嚴重者將產(chǎn)生裂紋和內(nèi)部傷損[2]，影響軌道板使用壽命。

如果采取先水養(yǎng)、后張拉的順序，即軌道板脫模后，直接放入水中養(yǎng)護，能及時保證混凝土養(yǎng)護，強度提高更快。水養(yǎng)3 d后，混凝土強度一般能達到53～60 MPa以上，此時施加預(yù)應(yīng)力對混凝土質(zhì)量沒有任何影響。

從上面分析可知，采用先水養(yǎng)、后張拉安排生產(chǎn)較順暢，混凝土質(zhì)量容易保證，采用普通摻合料能夠生產(chǎn)，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢。存有質(zhì)疑的是進行水養(yǎng)如果水滲到預(yù)應(yīng)力孔道，會對預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生影響。

2 滲水試驗

CRTSⅠ型軌道板養(yǎng)生方式如圖3所示，即將軌道板立放在溫度不低于5℃的水中養(yǎng)護。

圖3 軌道板水中養(yǎng)生方式

試驗按先水養(yǎng)、后張拉和先張拉、后水養(yǎng)兩種方式進行。

選一塊未張拉過的CRTSⅠ 型軌道板立放，將抗?jié)B儀安裝在軌道板頂面的一個橫向錨穴孔上(跟軌道板在水養(yǎng)池中立放水養(yǎng)時頂部錨穴孔形成一致水壓狀態(tài))，抗?jié)B儀底部基座四周用基灌漿料密封嚴實，確保不滲水;待基灌漿料凝固后，將抗?jié)B儀上的量筒裝滿水(100 mL);用保鮮膜將量筒頂口封住，防止水分蒸發(fā);保鮮膜開一小口，提供大氣壓;靜置觀察24 h后，水位變化<2 mL(圖4)。說明張拉前浸入水中時預(yù)應(yīng)力鋼棒的密封效果沒有受到任何影響。

圖4 未張拉軌道板灌水試驗

由于CRTSⅠ型軌道板張拉用的無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒采用護套包裹，護套材料為擠塑型高密度聚乙烯樹脂，預(yù)應(yīng)力鋼棒與護套間涂敷防腐潤滑脂。試驗表明，軌道板內(nèi)的無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒護套有一定的彈性，與混凝土接觸面之間能形成很好的密封效果，浸入水中時防滲性能好。

同樣選一塊已張拉過的CRTSⅠ型軌道板立放，將抗?jié)B儀安裝在軌道板頂面的一個橫向錨穴孔上，抗?jié)B儀底部基座四周用基灌漿料密封嚴實，確保不滲水;待基灌漿料凝固后，將抗?jié)B儀上的量筒裝滿水(100 mL);用保鮮膜將量筒頂口封住，防止水分蒸發(fā);保鮮膜開一小口，提供大氣壓;靜置觀察24 h后，水位變化>35 mL(圖5)。

圖5 已張拉軌道板灌水試驗

試驗結(jié)果表明，張拉使護套與混凝土之間產(chǎn)生相對滑動，若因黏結(jié)力或摩擦阻力過大而破壞護套時，即使封錨效果很好，入水養(yǎng)生時水可以浸入鋼棒與混凝土間的縫隙內(nèi)(包括附壁效應(yīng)和氣體置換作用)，護套有破損時水會滲透至鋼筋表層，從而更容易引起鋼筋本身銹蝕。

另外，由于無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒采用護套包裹以保護其不受腐蝕，鋼棒與護套之間涂敷的防腐潤滑脂，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，對周圍材料無侵蝕作用，能阻水防潮抗腐蝕，因此，即使預(yù)應(yīng)力鋼棒侵入水中3 d以上，鋼棒不會生銹(圖6)。

3 結(jié)論

通過以上分析和試驗，得到以下結(jié)論:

1)采用先張拉、后水養(yǎng)生產(chǎn)流程，需要在混凝土強度達到48 MPa時才能脫模，由于張拉、封錨時間達到5.5 h，脫模后的混凝土得不到及時養(yǎng)護，容易導(dǎo)致混凝土收縮，出現(xiàn)裂紋。同時，由于先張拉導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼棒與護套間出現(xiàn)相對滑動，容易導(dǎo)致護套破損，水養(yǎng)時水會滲入孔道內(nèi)，引起鋼棒本身銹蝕。

圖6 無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒水中浸泡3 d無銹蝕痕跡

2)采用先水養(yǎng)、后張拉的施工順序，脫模強度達到40 MPa即可，及時放入水中養(yǎng)護后，混凝土強度增長較快，水養(yǎng)3 d后接近設(shè)計強度，張拉時對混凝土質(zhì)量沒有任何影響。同時，無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒在沒有張拉之前，其與混凝土之間的原始狀態(tài)未被破壞，水很難滲入預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)，軌道板在水中養(yǎng)生3 d不會對預(yù)應(yīng)力鋼棒產(chǎn)生任何影響，現(xiàn)場預(yù)應(yīng)力鋼棒沒有出現(xiàn)腐蝕生銹的情況。

3)由于先水養(yǎng)、后張拉有利于保證混凝土質(zhì)量，又沒有水滲入銹蝕預(yù)應(yīng)力鋼棒的隱患，還為采用普通摻合料、降低成本提供了條件，具有明顯的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢，建議在CRTSⅠ型軌道板生產(chǎn)中予以采用。

[1] Mario Collepardi著.劉數(shù)華，冷發(fā)光，李麗華，譯.混凝土新技術(shù)［M］.北京:中國建材工業(yè)出版社，2008.

[2] 趙國堂，習仲偉，馬春生，等.CRTSⅡ型軌道板生產(chǎn)線研究階段研究報告［R］.北京:京滬高速鐵路股份有限公司，2009.