CRTSI型无轨道道床板裂缝成因分析及应对措施
朱长华，王保江，裘智辉，李享涛，谢永江
（中国铁道科季研究院铁道建黄研究所，北京100081）
[摘要]针对CRTSI型双块式无轨道道床板混摄土易开发的间题，通过对实体结构调查，释了道床板混凝土的各种裂纹形式及其成因，并从设计、材料和施工3个方面提出了降低道床板现凝土开裂风险的技术措施.针对极端大风干旱地区环境特点，提出采用双掺保水-预蓄补水组分配制道床板白养护混菱土的技术思路，以期实现混凝土塑性阶段保水和硬化阶段内部持续补水的自养护功效，进而降低其开驱的风险.
[关键词】铁路：无确轨道：道床板；裂缝：混凝土：开发：成因分析：应对措施
[中图分类号]U213.244
[文献标识码】A【文章编号】1002-8498（2012）05-0077-403
Cause Analysis on Cracks of CRTSI Double-block Non- ballasted Track Bed Slab and Countermeasures
Zhu Changhua Wang Baojiang Qiu Zhihui Li Xiangtao Xie Yongjiang(Instiute f Railwy Contructim ChinaAedemy f Reily Scinces Bejing10081 China）
Abstract:For the bed slab concrete of CRTS I double-block non-ballasted track is easy to crack crackforms are anslyzed and the cause analysis is explained with the investigation of the structure on-site.Besides appropriate technical measures are proposed to redue the risk of cracking of bed slab concretefrom the three aspects of design materials and construetion. Meanwhile based on the climatecharacteristics of extremely windy and arid areas the technical idea that self-curing concrete prepared with water retention and replenishment materials is remended to use onsite is proposed in order toachieve both the effect of self-curing by water retention in plastie stage and continuous waterreplenishment in hardened stage and minimum risk of cracking.
Key words:railroad;ballastless track;track slab; cracks; concrete; cracking;causeanalysis ;countermeasures
由于无碎轨道系统在结构连续、平顾、稳定和的风险极高.裂缝是导致混凝土劣化最常见的因面影响行车安全.因此，对CRTSI型无轨道道床板裂缝形式及成因进行系统分析，在此基础上确定
少维修等方面较传统有昨轨道形式具有明显的优素，如果道床板混凝土严重开裂，不但会导致钢式.其中，CRTSI型无作轨道系统由于具有在土造成基床下沉，降低道床的使用寿命和承载力，进 越性，已被世界各国确定为高速铁路的主要轨道形筋锈蚀直至绝缘节点失效，面且裂缝处的渗水还会质路基、桥梁、高架桥、隧道、道岔区段以及减振区段可以采用统一结构类型，技术标准相对单一和施工要点容易掌握等特点，已在我国多条铁路客运专降低其开风险的应对措施，具有重要的现实意义.线建设中得到应用.然面，CRTSI型无碎轨道道床 板为现浇板式结构，混凝土在水平方向的变形远大于垂直方向的变形，发生变形时混赢土不但在内部受到钢筋和预制轨道块的约束，面且底部也受到支裂缝的形态、出现时间和所占比例进行了阐述.空气中，施工质量易受环境因素影响，导致其开裂
1裂纹类型
图1描绘了CRTSI型无轨道道床板的典型裂缝，表1对CRTSI型无确轨道道床板混凝土典型
撑层的约束，同时施工时混凝土上表面直接暴露在2成因分析
凝土裂缝多由约束下的塑性收缩和干燥收缩而引 图1和表1表明，CRTSI型无轨道道床板混发（占裂缝总量的90%），具体成因如下.
1）结构设计在CRTSI型无轨道系统中道床板与双块式轨枕的周边属于新、旧混凝土的结合
Table 1Typical cracking types of CRTS I non-ballasted track 表1CRTSI型无轨道道床板混凝土的典型开裂类型
编号 比例/开裂类型 （见图1） 聚纹形态撰述 出现时间 %塑性收缩、早期收缩裂缝 A B 温凝土表面，呈现龟裂或树枝状 钢筋之上，呈现单独或平行线状 早期性阶股 早期，混凝土硬化前 5 5c 轨道块外侧边角应力集中位置，严重时延神至道床板拆模后7d左右，随时间有扩展 30长期干燥收缩裂缝 D 轨道块内侧边角应力集中位置，严重时相互连通 边缘 出现时间晚于外侧边角裂纹 的始势 15E F 位于道床板边缘，竖向有规律性间隔出现 环绕轨道块出现，位于道床板与轨道块新、旧混凝土交 同上 长期，由混凝土过度收缩引发 25 10接部位拉伸弯曲裂纹 G 垂直于线路方向，贯穿于整个道床板，多位于支撑层预 裂健位置 长期，由结构沉降或受拉伸弯曲 面引发其他 5
凝土在不饱和空气中失去内部毛细孔水、凝胶水和 4）干燥收缩干燥收缩是指在养护停止后，混吸附水而发生的长度或体积的减少，是一种不可递收缩，其主要是由半径160mm；②加快施工流程，减少混凝土暴露时间，必要时采取附加防护（防风、防晒、防雨）措施：③加强混凝土养护，尤其是早期养护，可采用喷涂养护剂等方法进行养护.提高混凝土均匀性：①加强混凝土生产质量控制，避免混 凝土落度过大或泌水：②避免过振：③抹面时避免洒水.
图3SAP对硬化浆体自收缩的影响Fig.3The effect of SAP on autogeneousshrinkage of hardened cement pastes
研究表明，SAP还能降低收缩开裂敏感性，提高水泥的水化程度，密实混凝土的微观孔结构.然 而，在西部大风干早地区，气候干燥，水分蒸发量大，掺加SAP虽然能够在一定程度上补偿混凝土中散失的水分，但不能阻止混凝土中水分向外部快速迁移，在大风干早环境下，SAP对处于塑性阶段的表样易因快速失水而开裂.因此，建议采用掺加保水 层混凝土的水分补偿速率小于蒸发速率，混凝土同材料和预吸水材料的双重措施配制道床板自养护混凝土，利用高分子保水材料增加水分子间的内聚力和迁移能垒，阻止水分散失，利用预蓄水SAP在混凝土内部进行水分补偿以实现混凝土塑性阶段 的保水和硬化阶段内部持续补水的自养护功效.其作用机制如图4所示.
3.2特殊环境下应对措施
然面，我国幅员辽阔、气候多变，在西部大风干上，平均降水量不到200mm，蒸发量超过2000mm， 早地区，年平均风速>17.2m/s的天数在150天以相对湿度低于10%，水资源匿乏.在如此恶劣的环境下，混凝土浇筑后尚未进行抹面，表面就因严重失水面产生塑性开裂，且由于干旱缺水，传统的保 湿养护实施起来十分困难，上述基本措施不能有效解决极端大风干旱地区道床板混凝土因快速失水在塑性阶段产生瞬时“硬化”、硬化过程中产生干燥收缩开裂等问题，因此必须探寻能够有效降低大风干旱地区道床板混凝土开裂风险的新途径.
自养护混凝土是目前研究较为活联的一个领城，混凝土内部养护的观点由国外学者Phillo在1991年首次提出.其作用机制是利用引人的轻骨料或高吸水树脂（SAP）等吸收、预蓄存水分，以持凝土内部湿度降低速率）.其中，SAP为网络结 续补偿混凝土凝结硬化过程中的水分消耗，延缓混构，含有大量的羟基、鞍基及氨基等强亲水基团，较轻骨料具有更强的吸水-释水的功能，Jensen等研究了SAP对硬化水泥浆体内部相对湿度和自收缩的影响，如图2，3所示.
图4保水-预蓄补水材料在混凝土中的作用机制Fig. 4Mechanism of water retention andreplenishment materials in concrete
4结语
混凝土开裂是困扰CRTSI型无確轨道道床板施工技术人员的难题.本文认为在强约束条件下的塑性收缩和长期干缩是造成道床板混凝土开裂施工、材料两个方面采取措施，提高混凝土的韧性、 的主要原因，要想有效降低开裂风险，不但需要在均匀性，减少收缩，还需要在设计方面对结构进行全面优化，降低道床板混凝土受到的约束.同时，针对大风干旱地区极端环境下CRTSI型无轨道凝土的概念，以期实现在恶劣环境下混凝土塑性阶 道床板施工，提出具有保水功能的道床板自养护混段保水和硬化阶段内部持续补水的自养护功效，降低混凝土的开裂风险.
图2SAP对硬化蒙体内部相对湿度的影响Fig.2The effect of SAP on autogeneous relativehumidity of hardened cement pastes
从图2，3中看出，与基准浆体相比，掺加SAP在较高的水平，自收缩显著降低.目前国内外大量 的硬化水泥浆体内部相对湿度在一定时间内维持
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万方数据
高围压下，整体上表现为弱软化性特点，主要是因为二灰对土体结构性的加强，在徽观上改善了土体骨架排列特点和颗粒间的黏结强度.
增强较突出，二灰土的c，值达到400kPa和30°以 2）二灰对土体颗粒间的黏结力和内摩擦角的上，进一步表明二灰对土体结构性的改善.
3）最优含水率条件下，二灰土样强度随着围压的增大而不断增大，近似量线性变化，并且随着压实度的增大强度也增大.
图3围压对水泥土应力应变关系的影响Fig.3Effect of confining pressureon stress-straln of lime-ash soil
4）二灰土试样破坏后，会保留一定的残余强度，残余强度约为峰值强度的70%.残余强度基本上随着峰值强度的增大面增大.残余强度与围压没有明显的规律性，二者的相关性不大.
定为二灰土的残余强度.二灰土在不同含水率下的残余强度如表1所示.
表1二灰土的残余抗剪强度百分比统计 Table 1 Percentage of residual shearstrength of lime-ash soll
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压实度/% 围压/kPa93 67.2 100 64.4 200 61.5 30095 78.0 54.0 72.297 76.4 49.6 78.5
从表1可以看出，二灰土试样破坏后，不是立即失去强度，面是保留一定的残余强度，并且残余强度值很大，约为峰值强度的70%.残余强度基本上随着峰值强度的增大面增大.二灰土的残余强度与围压没有明显的规律性，二者的相关性不大.
3结语
1）二灰土的应力-应变关系在低压实度和低围压下，整体上表现为软化性特点，在较高压实度和
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