江傳濤

摘 要：本文結(jié)合軌枕生產(chǎn)工藝，介紹了軌枕靜載抗裂強(qiáng)度不足的主要影響因素和在生產(chǎn)過(guò)程中的相應(yīng)控制措施。

關(guān)鍵詞：軌枕；靜載抗裂強(qiáng)度

近年來(lái)，隨著軌枕產(chǎn)品型號(hào)的不斷增加和新老型號(hào)的交替，新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)軌枕質(zhì)量提出的要求也越來(lái)越高，但就其總體結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，沒(méi)有太大的變化，生產(chǎn)工藝也基本相近，因而在生產(chǎn)過(guò)程中，不同型號(hào)的軌枕的一部分質(zhì)量問(wèn)題是基本相同的。本文就這些常見(jiàn)問(wèn)題中的靜載抗裂強(qiáng)度不足這個(gè)易發(fā)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行分析。

1 概況

靜載抗裂強(qiáng)度不足是一個(gè)綜合因素很多的質(zhì)量問(wèn)題。其中碎石硬度、張拉質(zhì)量、混凝土均勻性、相關(guān)設(shè)備的標(biāo)定以及混凝土的養(yǎng)護(hù)等是幾個(gè)影響較大的因素。

2 碎石硬度影響

在內(nèi)蒙某枕廠使用兩種不同材質(zhì)的碎石進(jìn)行了靜載抗裂強(qiáng)度試驗(yàn)，一種是石灰?guī)r質(zhì)的碎石，壓碎指標(biāo)在要求的極限狀態(tài)；另一種是玄武巖類碎石，壓碎指標(biāo)較好，從靜載情況看，前一種碎石生產(chǎn)的軌枕靜載抗裂值比后者約低30～40KN，由此可見(jiàn)碎石自身材質(zhì)對(duì)靜載抗裂值的影響是很大的，因此在料源考察時(shí)一定要做好選擇，盡量選擇壓碎指標(biāo)好的碎石。

3 混凝土拌合

在拌制混凝土的過(guò)程中，要控制好的幾個(gè)方面的問(wèn)題。

3.1 計(jì)量設(shè)備的檢定和投料誤差控制

準(zhǔn)確的計(jì)量是混凝土實(shí)際配合比的保證，因此，計(jì)量器具的檢定一定要按規(guī)定的周期進(jìn)行。除此之外，在計(jì)量部分經(jīng)過(guò)維修后，或發(fā)生其他對(duì)計(jì)量準(zhǔn)確性有懷疑時(shí)一定要及時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)標(biāo)定。平時(shí)可以準(zhǔn)備一些砝碼或用一些已知重量的物體進(jìn)行檢查。

拌合站的配料誤差主要取決于設(shè)備自身性能，相對(duì)計(jì)量的不準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)過(guò)程中容易直觀的發(fā)現(xiàn)，配料誤差過(guò)大不能保證配比的準(zhǔn)確性。

3.2 混凝土拌制均勻性的控制

3.2.1 混凝土拌制不勻在軌枕實(shí)體上的表現(xiàn)

混凝土拌制不均勻，各種原材料不能充分混合，混凝土強(qiáng)度離散性大，反映在軌枕實(shí)體上，就是經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一模軌枕中相鄰兩根軌枕的兩個(gè)相鄰點(diǎn)一個(gè)能達(dá)到靜載強(qiáng)度要求，另一個(gè)不能達(dá)到要求。

3.2.2 攪拌時(shí)間控制

按現(xiàn)行TB/T3275-2011《鐵路混凝土》的規(guī)定，最短攪拌時(shí)間不宜少于2min。

3.2.3 減水劑均勻投入

使用粉劑型萘系高效減水劑時(shí)，粉劑在倒入容器進(jìn)行稀釋時(shí)會(huì)有部分包裝袋的碎屑一起進(jìn)入容器中，生產(chǎn)時(shí)，配料完成向拌合機(jī)打入的過(guò)程中，難免會(huì)帶入部分包裝袋的碎屑，一段時(shí)間后會(huì)造成拌合機(jī)內(nèi)的部分噴孔堵塞，按常規(guī)攪拌時(shí)間就有可能造成減水劑不能均勻分布在混凝土中，故使用粉劑型減水劑時(shí)，除注意減水劑稀釋時(shí)攪拌均勻防止沉淀外，還應(yīng)該注意定期檢查拌合機(jī)內(nèi)噴管情況。

如用聚羧酸系水劑型減水劑，通常一盤(pán)配料只有3～5kg/m3的樣子，這樣會(huì)在很短時(shí)間就噴入拌合機(jī)內(nèi)，而拌合機(jī)轉(zhuǎn)速較慢，也可能造成減水劑不能均勻的分布在混凝土中。雖然現(xiàn)在大部分拌合機(jī)都是在配料計(jì)量完成后，水和減水劑一起下到一個(gè)中間容器后再打入拌合機(jī)，然而還有部分拌合機(jī)的水和減水劑是分開(kāi)獨(dú)立的管路，因此在投產(chǎn)前要注意一下拌合機(jī)的工作流程，盡量使減水劑和水配料完成后進(jìn)行混合，再一起打入拌合機(jī)。

4 張拉

鋼絲的有效應(yīng)力是影響軌枕靜載抗裂強(qiáng)度的重要要素。近年來(lái)，自動(dòng)張拉的普及減少了人為因素的干擾，同時(shí)由于直接使用傳感器讀取力值，較以前用油壓表讀數(shù)張拉，需考慮油頂摩阻的情況有了很大進(jìn)步，但由于目前國(guó)內(nèi)軌枕需求市場(chǎng)有限，導(dǎo)致專用自動(dòng)張拉設(shè)備需求也有限，使其研發(fā)有一定局限性，設(shè)備的穩(wěn)定性還有待進(jìn)一步提高，特別是電子系統(tǒng)故障造成的虛假力值等問(wèn)題可能給軌枕質(zhì)量造成重大影響。

4.1 設(shè)備的檢定

自動(dòng)張拉設(shè)備的顯示儀表和傳感器是張拉設(shè)備的主要計(jì)量器具，其準(zhǔn)確性直接影響鋼絲的預(yù)應(yīng)力。對(duì)于傳感器要和自動(dòng)張拉設(shè)備顯示儀表的檢定必須配套進(jìn)行，使用過(guò)程中尤其注意不得隨意左、右調(diào)換；同時(shí)一經(jīng)標(biāo)定，不能隨意調(diào)整儀表中的標(biāo)定系數(shù)。

4.2 同組鋼絲的長(zhǎng)度相對(duì)誤差的控制

4.2.1 鋼絲長(zhǎng)度的相對(duì)誤差造成的應(yīng)力影響

每組鋼絲長(zhǎng)度的相對(duì)誤差造成的應(yīng)力影響可根據(jù)虎克定律來(lái)推算：

由△L=NL/EA=σL/E可得σ=△LE/L=εE

以Ⅲc枕為例，鋼絲彈模E=205000MPa

鋼絲下料長(zhǎng)度L=10800mm

10根鋼絲共計(jì)面積：384.8mm2

總張拉力：415KN

鋼絲拉應(yīng)力：

σ0=N/A=415*1000/384.8=1078.5Mpa

如按1.5/10000的誤差，則相對(duì)應(yīng)力差值：

△σ=σ1—σ2=ε1E—ε2E

=△LE/L=205000*1.5/10000=30.8 Mpa

相對(duì)應(yīng)力誤差△δ=30.8/1078.5=2.85%；

如保持長(zhǎng)度10800mm不變，則經(jīng)過(guò)計(jì)算，鋼絲相對(duì)誤差的增加對(duì)相對(duì)應(yīng)力誤差的影響如下表：

相對(duì)誤差（mm） 2 3 4

相對(duì)應(yīng)力差值 （Mpa） 38.0 56.9 75.9

相對(duì)應(yīng)力誤差 3.52% 5.28% 7.04%

由上表可見(jiàn)，相對(duì)應(yīng)力誤差隨著鋼絲有效長(zhǎng)度的誤差增加而增加是很明顯的。

4.2.2 鋼絲相對(duì)誤差的控制

要真正意義上保證每組鋼絲的受力均勻性，須測(cè)量鐓頭后的鋼絲相對(duì)誤差。由于每組鋼絲的其中一端是在穿完筋位板后鐓頭，這時(shí)鋼絲無(wú)法保持直線，是做不到準(zhǔn)確測(cè)量的。以現(xiàn)有的情況，可以先保證鐓頭前的鋼絲相對(duì)誤差（即定長(zhǎng)下料時(shí)的誤差），然后在鐓頭時(shí)采用同規(guī)格的鐓頭機(jī)，以相同方式及相等的壓力進(jìn)行鐓頭，這樣基本上可以將鐓頭后的鋼絲有效長(zhǎng)度誤差控制在最小范圍內(nèi)。

4.3 張拉過(guò)程控制

自動(dòng)張拉機(jī)除在顯示儀表上可以直接讀取力值（單位：KN）外，還可以同時(shí)讀取油壓值（單位：MPa，要根據(jù)油頂面積設(shè)定油壓傳感器系數(shù)），油泵上也配有高、低壓油壓表，根據(jù)所需張拉力和油頂活塞面積，我們可以大致可以得到相應(yīng)油表讀數(shù)，當(dāng)張拉到總張拉力值時(shí)，可以對(duì)比顯示儀表上的油壓值和油泵上的油表讀數(shù)，以防控制系統(tǒng)故障而出現(xiàn)虛假力值，這樣三者對(duì)比，保險(xiǎn)系數(shù)大大增加。

4.4 鋼絲整體偏移控制

4.4.1 鋼絲整體偏移的影響

《新Ⅱ型預(yù)應(yīng)力混凝土枕研制報(bào)告》中指出，“……截面高度、上保護(hù)層厚度（即上排鋼絲至枕頂面距離）和鋼絲間距等允許偏差的減少有利于降低軌枕抗裂強(qiáng)度和承載力的離散性?！痹诮孛娓叨炔蛔兊那闆r下，鋼絲整體偏移+3mm，對(duì)軌下和軌中截面抗裂強(qiáng)度的影響分別為：+4.1%和-5.0%；而鋼絲整體偏移為-3mm時(shí)，對(duì)軌下和軌中截面抗裂強(qiáng)度的影響分別為：-4.1%和+5.0%。

4.4.2 鋼絲整體偏移的控制

由于現(xiàn)行生產(chǎn)工藝中鋼絲間距通過(guò)筋位板的加工精度來(lái)控制，基本上都能夠達(dá)到規(guī)定要求，而鋼絲整體偏移相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)不易控制的項(xiàng)目，主要原因一是由于鋼模中拼板使用一段時(shí)間后會(huì)產(chǎn)生變形甚至脫落，二是脫模后鋼模內(nèi)附著的混凝土清理不徹底，導(dǎo)致筋位板不能落到到設(shè)計(jì)位置或形成歪斜狀態(tài)，出現(xiàn)筋位整體偏移。針對(duì)以上原因，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中一是要對(duì)要注意對(duì)鋼模的檢查，保證鋼模自身尺寸的正確，另一方面在每次脫模后，要對(duì)附著混凝土要進(jìn)行徹底清理從而來(lái)保證鋼絲位置的正確。

5 混凝土成型

振動(dòng)成型時(shí)，振動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短和隔板提取的方式會(huì)影響到混凝土的密實(shí)度從而影響抗裂強(qiáng)度。

5.1 振動(dòng)時(shí)間控制

當(dāng)混凝土的坍落度和振動(dòng)力控制在范圍內(nèi)以后，振動(dòng)時(shí)間基本是一定的，此時(shí)要盡量采用時(shí)間繼電器來(lái)自動(dòng)控制振動(dòng)時(shí)間，減少人為因素的影響。

5.2 隔板的提取

提取隔板時(shí)，由于筋位板與隔板之間存在一定的摩擦力，會(huì)使隔板帶動(dòng)筋位板從而帶動(dòng)鋼絲，此時(shí)，混凝土不具備強(qiáng)度，很容易使鋼絲周?chē)幕炷了蓜?dòng)，從而影響鋼絲的錨固長(zhǎng)度。因此，提取隔板要注意不能使隔板對(duì)筋位板產(chǎn)生突然沖擊，另一方面可對(duì)隔板進(jìn)行改造，如做成凸輪式等。

6 混凝土養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)是混凝土強(qiáng)度保證的重要環(huán)節(jié)，也是軌枕生產(chǎn)的一個(gè)關(guān)鍵工序。

6.1 蒸汽養(yǎng)護(hù)

目前國(guó)內(nèi)為提高生產(chǎn)效率，軌枕一般都采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，蒸汽養(yǎng)護(hù)可以加速混凝土強(qiáng)度發(fā)展。但是在我國(guó)南方如谷城地區(qū)，夏季環(huán)境溫度長(zhǎng)期較高，一般都30℃以上，池內(nèi)溫度就更高；加之各養(yǎng)護(hù)池處于不同的養(yǎng)護(hù)階段，處于恒溫階段的養(yǎng)護(hù)池對(duì)相鄰養(yǎng)護(hù)池的溫度也會(huì)有所影響，如此溫度一疊加，處于靜停階段的養(yǎng)護(hù)池內(nèi)的溫度一般可達(dá)45～50℃ ，有時(shí)甚至可達(dá)55℃ 。靜停完成后，由于混凝土中水泥的水化熱釋放使得養(yǎng)護(hù)池內(nèi)的溫度進(jìn)一步升高。按原《技術(shù)條件》的要求，恒溫溫度必須設(shè)置在60℃以下，一般都是設(shè)置58℃±2℃，此時(shí)對(duì)于自動(dòng)養(yǎng)護(hù)設(shè)備來(lái)說(shuō)，由于設(shè)置的目標(biāo)溫度和池內(nèi)溫度溫差極小，稍一給汽，池內(nèi)溫度就達(dá)到目標(biāo)值，此時(shí)自動(dòng)養(yǎng)護(hù)設(shè)備就會(huì)停止供汽，造成補(bǔ)充的飽和蒸汽量很少，養(yǎng)護(hù)池內(nèi)濕度跟不上，混凝土在水化反應(yīng)過(guò)程中缺水，使混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢。針對(duì)這個(gè)現(xiàn)象，如提高養(yǎng)護(hù)時(shí)恒溫溫度，不能滿足規(guī)范的要求，那么只有在夏季生產(chǎn)時(shí)降低靜停階段養(yǎng)護(hù)池內(nèi)的溫度，從而和自動(dòng)養(yǎng)護(hù)設(shè)備設(shè)置的目標(biāo)溫度形成一定的溫差，能夠給予池內(nèi)足夠的飽和蒸汽形成較高濕度。目前2013版各類軌枕產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)已對(duì)靜停階段的溫度有了不高于35℃的明確規(guī)定。實(shí)際操作時(shí)可在揭窯后對(duì)池壁噴灑低溫水來(lái)降低一部分池溫，同時(shí)在靜停過(guò)程中通過(guò)噴淋系統(tǒng)噴灑低溫水霧或冰水水霧降低靜停溫度。

6.2 后期灑水養(yǎng)護(hù)

軌枕出池時(shí)混凝土強(qiáng)度一般只能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%～80%，而混凝土的強(qiáng)度增長(zhǎng)是一個(gè)持續(xù)緩慢的過(guò)程，需要相應(yīng)的溫度和濕度，軌枕脫模后一般都是露天存放，很難達(dá)到理想的濕度，特別對(duì)于北方很多地區(qū)，環(huán)境濕度只有30%左右，軌枕脫模存放一段時(shí)間后靜載抗裂強(qiáng)度也隨之下降，我們?cè)趦?nèi)蒙地區(qū)都出現(xiàn)過(guò)經(jīng)試壓合格的軌枕，存放10～15d后再試壓，結(jié)果不合格的情況，因此后期的灑水養(yǎng)護(hù)就顯得很有必要。新的規(guī)范TB/T3300-2013《高速鐵路有砟軌道預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕》中明確規(guī)定：“軌枕脫模后，應(yīng)繼續(xù)濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)3d以上。當(dāng)環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，應(yīng)在室內(nèi)保溫保濕3d以上，確保軌枕表面溫度不低于5℃?！?/p>

7 結(jié)語(yǔ)

由于軌枕屬先張的小型混凝土構(gòu)件，生產(chǎn)工序較少，工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，故本文不對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行論述。又因一般軌枕生產(chǎn)班產(chǎn)較大，操作人員對(duì)簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)易產(chǎn)生疲勞感，技術(shù)人員也不可能每模進(jìn)行檢查，因而本文圍繞幾個(gè)常見(jiàn)影響軌枕靜載抗裂強(qiáng)度的因素，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)進(jìn)行總結(jié)，旨在為技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制時(shí)提供一點(diǎn)參考。

參考文獻(xiàn)

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[2] TB/T2190-2013《混凝土枕》

[3] TB/T3300-2013《高速鐵路有砟軌道預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕》