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雙塊式混凝土軌枕擋肩裂紋控制技術(shù)分析

2016-06-30 20:13琚元元劉衛(wèi)
關(guān)鍵詞:無砟軌道裂紋

琚元元 劉衛(wèi)

摘 要:文章就客運(yùn)專線雙塊式無砟軌道雙塊式混凝土軌枕預(yù)制過程中容易出現(xiàn)擋肩裂紋的一些情況進(jìn)行介紹,根據(jù)我軌枕場(chǎng)在實(shí)際生產(chǎn)過程中做出的一些防治措施進(jìn)行總結(jié),提出一些可供參考的建議。

關(guān)鍵詞:無砟軌道;雙塊式混凝土軌枕;擋肩;裂紋

中圖分類號(hào):TU528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-8937(2016)15-0143-02

1 概 述

在目前國內(nèi)高速鐵路發(fā)展迅速,無砟軌道作為高速鐵路選用的軌道類型正逐步進(jìn)行推廣應(yīng)用,最為普遍的兩種無砟軌道為板式無砟軌道和雙塊式無砟軌道。雙塊式無砟軌道在近兩年的高鐵中普遍得到應(yīng)用,其原因是雙塊式無砟軌道的軌道整體性好,施工成本經(jīng)濟(jì),施工技術(shù)較板式無砟軌道簡便。而雙塊式混凝土軌枕作為雙塊式無砟軌道中固定鋼軌的主要結(jié)構(gòu),其預(yù)制質(zhì)量和精度要求非常嚴(yán)格。

雙塊式混凝土軌枕在國內(nèi)雖然有所應(yīng)用,但在施工技術(shù)上還是有很多不足之處。對(duì)于混凝土制品裂紋情況有所難免,雙塊式軌枕的結(jié)構(gòu)幾何形狀在軌枕承軌面與擋肩處設(shè)置了一個(gè)圓弧型的凹槽,容易在此處造成應(yīng)力集中,使得成品軌枕在脫模后容易產(chǎn)生裂紋。如何控制裂紋的發(fā)生將會(huì)是個(gè)比較復(fù)雜的過程。為了控制裂紋的產(chǎn)生,我場(chǎng)從多方面進(jìn)行了研究分析,控制了裂紋產(chǎn)生。

2 原因分析

雙塊式軌枕就其裂紋產(chǎn)生的主要原因就在于混凝土脫模次數(shù)較多,脫模時(shí)兩側(cè)的混凝土不是同時(shí)脫離模板,造成軌枕混凝土與模板擋肩處在再次碰撞脫模時(shí)候產(chǎn)生瞬間的沖擊力,從而折斷了后脫離模具的一側(cè)軌枕擋肩。根據(jù)雙塊式混凝土軌枕的施工工藝,軌枕模板采用的是定型鋼模板,不可能解除模板對(duì)混凝土的約束;模板的不正常操作使用也會(huì)帶來脫模時(shí)候的不同步,造成擋肩裂紋,如模板打磨不干凈、脫模劑的配兌比不正確、脫模劑噴涂不均勻、套管定位軸的選擇、混凝土振搗過程中擋漿夾的安裝牢固;混凝土的脫模強(qiáng)度會(huì)直接影響裂紋,強(qiáng)度必須保證在40 MPa以上;脫模時(shí)混凝土表面溫度與環(huán)境溫差不能過大,溫差過大混凝土收縮較快,在模板擋肩處會(huì)阻礙混凝土的收縮,產(chǎn)生應(yīng)力集中;軌枕脫模采用的是氣動(dòng)升降做自由落體碰撞形式進(jìn)行脫模,長時(shí)間的氣壓升降很難保證軌枕脫模時(shí)候的同步性,造成混凝土的裂紋產(chǎn)生,就以上問題做如下分析。

2.1 模板的結(jié)構(gòu)形式

雙塊式軌枕模板采用的是機(jī)械加工一次沖壓成型技術(shù),模板的殼體倒角部分在沖壓過程中因被拉升從而導(dǎo)致模板在此處變薄,由于是定型模板,混凝土脫模時(shí)候無法解除模板對(duì)混凝土的約束,在這些變薄的地方會(huì)有一定的混凝土凸起不便于混凝土脫模。同時(shí)軌枕模板在承軌面與擋肩連接處有凹槽,凹槽處容易產(chǎn)生混凝土降溫收縮時(shí)的應(yīng)力集中。模板的結(jié)構(gòu)圖和實(shí)物圖,分別如圖1和圖2所示。

2.2 模板的不正確使用

2.2.1 模板的清理未徹底

模板使用后脫模會(huì)在模板的表面和倒角處留有振搗后的浮漿灰塵,如果未清理干凈,在噴涂脫模劑后形成一種帶粘結(jié)性的油污,混凝土澆筑完成蒸養(yǎng)結(jié)束后,這層油污會(huì)粘結(jié)在模板表面,軌枕混凝土與模板間的摩擦系數(shù)增加,會(huì)阻礙脫模,同時(shí)也會(huì)因?yàn)槊總€(gè)殼體內(nèi)油污面積的大小形成脫模的不同步,從而造成脫模次數(shù)增加,軌枕擋肩容易產(chǎn)生裂紋。

2.2.2 脫模劑的使用不當(dāng)以及兌水比例不對(duì)。

軌枕的脫模劑要選擇一種專用的帶油脂性的脫模劑,能在軌枕模板表面形成一層潤滑的油脂層,而且根據(jù)廠家說明的兌水比例進(jìn)行調(diào)配,初次使用時(shí)濃度要增大,在使用一段時(shí)間后可以根據(jù)正常的兌水比例調(diào)配,天氣較低的季節(jié)采用60 ℃的溫水進(jìn)行勾兌并攪拌均勻。脫模劑在噴涂過程中要調(diào)整氣壓噴壺的噴嘴,使得噴出的脫模劑成霧狀,每次使用前將配好的脫模劑進(jìn)行攪拌均勻后使用,噴涂時(shí)在模板的頂面和側(cè)面均勻噴涂,在模具倒角和標(biāo)志牌處要稍微多噴,便于后期脫模順暢,減少脫模的次數(shù)。

脫模劑兌水比例較大不會(huì)形成有效的潤滑油脂層、噴涂不均勻會(huì)是的混凝土與模板表面粘接,阻礙脫模,增加脫模次數(shù)。氣溫較低時(shí),脫模劑的成分容易分離結(jié)晶,如果不用熱水融化攪拌,將失去脫模效果使得脫模不同步不順暢。

2.2.3 套管定位軸的選擇

套管定位軸的硬度不但影響套管下沉,而且還會(huì)影響混凝土脫模。硬度太軟套管下沉現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)重,太硬增大了混凝土在振動(dòng)脫模時(shí)與軌枕之間的側(cè)壓力,阻礙混凝土脫模,因?yàn)檐壵淼某熊壝嬗幸粋€(gè)40:1的斜坡,套管定位心軸與承軌面垂直,這樣軌枕脫模時(shí)套管定位心軸與垂直方向有一個(gè)很小的角度。

2.2.4 混凝土振搗過程中,模具縮口擋漿夾要安裝牢固

混凝土在振搗過程中,模具因?yàn)橛锌s口如果不將擋漿夾安裝牢固混凝土難免會(huì)流出,由于有鋼筋固定在縮口處,這樣會(huì)將混凝土留置在縮口處,如不及時(shí)清理混凝土將隨模板一起進(jìn)入蒸養(yǎng)室蒸養(yǎng),流出的混凝土?xí)诳s口處形成強(qiáng)度較高殘?jiān)炷粒?dāng)脫模時(shí)這些殘?jiān)炷翆⒃谀0蹇s口之間擠壓,增大脫模摩擦力,阻礙混凝土的脫模。

2.3 混凝土的脫模強(qiáng)度

混凝土的強(qiáng)度會(huì)直接影響到擋肩裂紋的產(chǎn)生,混凝土強(qiáng)度較低混凝土的抗折性能也比較低,而軌枕擋肩裂紋是由于脫模時(shí)候不同步造成,因此控制好混凝土脫模時(shí)候的強(qiáng)度能夠很好的控制裂紋的產(chǎn)生。

2.4 混凝土脫模時(shí)候的溫差

混凝土脫模時(shí),混凝土的表面溫度與環(huán)境溫度相差不能太大,一般不小于15 ℃,溫差較大,造成混凝土的收縮加快,在模板擋肩處凹槽處會(huì)約束混凝土的收縮,再加上脫模振動(dòng)會(huì)使得混凝土強(qiáng)制性的解除約束,使得混凝土擋肩凹槽處被擠開,從而產(chǎn)生裂紋。

2.5 脫模的方式

軌枕脫模依靠脫模振動(dòng)臺(tái)上帶四個(gè)氣囊的支撐桿,將翻轉(zhuǎn)過來的模板進(jìn)行充氣頂升,放棄降落與脫模臺(tái)上的其他鋼質(zhì)材料碰撞,這樣來回幾次將混凝土軌枕磕出。脫模臺(tái)的設(shè)計(jì)首先有自身的一些不同步缺陷,由于四個(gè)氣囊是由一根主氣管分兩根支氣管,再由兩支氣管每根分兩根支氣管,這樣難達(dá)到兩側(cè)的支撐桿頂升到同樣的高度,同時(shí)支撐桿與氣囊相連的方管與限位擋塊摩擦,長時(shí)間的摩擦也會(huì)造成四個(gè)連接方管與限位擋塊之間的摩擦力有所不同,造成脫模不同步。其次四個(gè)氣囊長時(shí)間充氣會(huì)給氣囊內(nèi)帶來一些灰塵,而氣囊在放氣的時(shí)候由于濾網(wǎng)孔較密,灰塵會(huì)阻礙放氣,會(huì)造成四個(gè)氣囊放氣的速率不同,也會(huì)形成不同步脫模。前期在斷裂的軌枕擋肩處會(huì)發(fā)現(xiàn)擋肩內(nèi)側(cè)有黑印,是由于每次脫模時(shí)最后落下,造成與模板內(nèi)壁產(chǎn)生內(nèi)壓力,同時(shí)振動(dòng)過程中產(chǎn)生與模板內(nèi)側(cè)的摩擦力,造成后脫離模具的軌枕擋肩處被折斷,從而生成擋肩凹槽裂紋。脫模振動(dòng)臺(tái),如圖3所示,軌枕裂紋,如圖4所示,軌枕不同步脫模示意圖,如圖5所示。(軌枕與擋肩擠壓)

3 裂紋的主要控制技術(shù)

經(jīng)過上述分析,以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際中出現(xiàn)裂紋的情況,主要從以下幾個(gè)方面控制軌枕擋肩裂紋:

①模板使用前要對(duì)模板的倒角處進(jìn)行檢測(cè),看是否由于沖壓造成凹槽,對(duì)有凹槽的地方需要廠方進(jìn)行打磨,使得與側(cè)面模板形成一個(gè)緩和的過渡段。②使用前期試用過,同樣條件下,脫模次數(shù)較少的脫模劑廠家,脫模劑在兌水時(shí)按照使用說明對(duì)不同的季節(jié)使用不同溫度的水,兌水比例比使用說明的濃度稍微大點(diǎn),增加脫模劑的使用效果。脫模在噴涂時(shí)要均勻,對(duì)邊角倒角處影響脫模的地方要稍微多噴涂。③嚴(yán)格控制模板清理人員在模板清理過程中,將模板表面的浮漿殘?jiān)蚰デ謇砀蓛?,并用氣壓槍把粉塵吹干凈。④選側(cè)硬度合適的定位軸,減少混凝土軌枕與定位軸之間的壓力,前期使用時(shí)要觀察定位軸的使用時(shí)的脫模次數(shù)。⑤混凝土澆筑振搗過程中要檢查擋漿夾是否松動(dòng),防止混凝土從縮口處流出,形成強(qiáng)度較高的殘?jiān)"薮_?;炷恋拿撃?qiáng)度,強(qiáng)度不夠不允許進(jìn)行脫模作業(yè)。⑦脫模振動(dòng)臺(tái)的維修保養(yǎng)是影響脫模的最重要原因,要定期對(duì)脫模振動(dòng)臺(tái)的限位擋塊進(jìn)行調(diào)節(jié)更換,氣囊的進(jìn)氣和放氣閥進(jìn)行清理、空壓機(jī)的氣壓要能夠保證正常的脫模氣壓。

4 建 議

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研與試驗(yàn),并結(jié)合我軌枕場(chǎng)的實(shí)際情況,有如下建議:①模板在設(shè)計(jì)時(shí),按照不影響主要尺寸的情況下,將倒角處與側(cè)面模板的圓弧段放緩,增大圓弧直徑;②將擋肩與承軌面凹槽處的圓弧直徑增大,減少混凝土收縮時(shí)的約束力; ③在天氣較冷的季節(jié)施工時(shí)要確保施工廠房內(nèi)的溫度與蒸養(yǎng)結(jié)束后混凝土的溫度之間溫度差別,最好在廠房內(nèi)布置取暖設(shè)備,減少混凝土脫模后因溫差造成的收縮;④脫模臺(tái)的氣路最好由一根主管直接分成支四根支管,這樣在同一點(diǎn)的氣壓相同,脫模時(shí)四個(gè)氣囊的氣壓一樣,這樣頂升高度也相差不大;⑤模板廠家設(shè)計(jì)一種剛性定位軸與模板固定,在安裝時(shí)將其擰出來,在脫模前將其退出套管絲扣之外,這樣在脫模時(shí)候就沒有定位軸給帶來的約束力,減少脫模次數(shù)。

參考文獻(xiàn):

[1] 孟雷.預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁和軌枕的堿骨料反應(yīng)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),1994,

(5).

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