双块式轨枕混凝土热损伤机制及配合比优化研究.pdf

2 0 1 5年第 5期 铁道建筑 Ra i l wa y Eng i n e e r i n g l 5l 文 章 编号 ： 1 0 0 3 1 9 9 5 ( 2 0 1 5 ) 0 5 0 1 5 1 - 0 3 双块式轨枕 混凝土热损伤机 制及 配合 比优化研究 袁振 华 ( 中铁第五勘察设 计院集团有限公 司， 北京 1 0 2 6 0 0 ) 摘要： 针对双块式轨枕存在的挡肩开裂、 表 面龟裂和成型面起皮等问题 ， 对混凝土配合 比进行优化 ， 对比 研究 了优化配合 比混凝土与基准混凝 土静停后 自由含 水率 、 水化早期贯入 阻力、 养护过程 的热胀 变形、 电通 量和微 观 孔 结构 间的 差异 ， 并 阐述 了双 块 式轨枕 混 凝 土 热损 伤作 用机 制 。现 场 应 用 结 果表 明优 化 配合 比混 凝 土轨 枕 外观 质 量 良好 ， 各 项 指标 满足 规 范要 求 。 关键词 ： 双块式轨枕 蒸汽养护 混凝土 热损伤机制 中图分 类 号 ： U 2 1 3 3 4 文献标 识 码 ： A D O I ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 3 - 1 9 9 5 2 0 1 5 0 5 3 8 白 2 O世 纪 6 O年 代 中 叶 ， 各 国 相 继 开展 铁路 无 砟 轨 道结 构 的 研 究 。 目前 ， 一 些 国 家 和 地 区如 日本 、 德 国、 荷兰、 意大利 、 韩 国等， 已把无砟轨道作 为高速铁路 的主要结构形式 。我 国 自2 0 0 5年始引进和发展 了高 速铁 路 无砟 轨道 系统 ， 为与我 国国情 相适 应 ， 在进 行 双 块式轨枕生产时， 采用普通水泥加掺合料的方式替代 高活性水泥来制 备混凝土 ， 有效降低 了成本 。 。但 由于对 蒸养 混凝 土 热 损 伤 机 制认 识 不 足 ， 对 混 凝 土 胶 凝材料用量 、 含气量控制、 掺合料 的选择以及养护制度 与混凝土参数匹配性等方面缺乏系统 了解 ， 在生产 过 程 中部 分轨 枕 出现挡 肩 处开 裂 、 轨枕 表 面龟裂 、 成 型 面 开裂和成型面( 枕底 ) 起皮 、 起壳等问题 。一旦在施工 期间对此未进行有效控制 ， 投入运营后 ， 该类轨枕在疲 劳荷载和有害介质侵蚀的多重作用下 ， 裂缝极易扩展 ， 枕底部起皮 、 起壳部位易产生托空 ， 不但会增加维护成 本 ， 甚 至会威 胁 到行 车 的安 全 。本 文 根 据 宝 兰客 运 专线 工 程建 设 的实 际需 要 ， 开 展 双 块 式 轨 枕 混凝 土热 损伤机制及配合 比优化研究 ， 探明热 损伤机制 ， 确 定有效的解决措施 ， 以期为宝兰客专双块式轨枕生产 和质量控制提供借鉴和参考 。 1 试验 方案和方法 1 1试验 方 案 1 ) 对双块式 轨枕混凝土配合 比进行优化。以改 善混凝土工作性能 ， 提高其蒸养体积稳定性 ， 降低开裂 风险为 目标 ， 掺加具有显著提高胶凝 材料 活性及水化 调节功能 的 T K MA型复合矿物掺合料 ， 在满足强度 和 收稿 日期 ： 2 0 1 4 - 1 2 1 0 ； 修 回 日期 ： 2 0 1 5 - 0 3 ， 3 0 作者简介 ： 袁振华 ( 1 9 8 5 一) ， 男 ， 山东菏泽人 ， 工程师 ， 硕 士。 工 艺要求 的基础 上 降低 混 凝 土 胶 凝 材 料 用 量 ， 提 高 水 胶 比。 2 ) 对 比分 析 优 化 配 合 比混 凝 土 与 基 准 混 凝 土 的 凝结时间、 蒸养热胀变形和静停后 自由含水率 ， 对 比分 析 两种混 凝 土蒸 养试 件上 层 区域 与 中部 区域 混凝 土 抗 氯离子渗透性能及其微观孔结构 ， 在此基础上确定热 损 伤机 制 。 3 ) 根据相关标 准和规范 ， 确定具体 的技术参 数 ， 开展力学性能 、 耐久性能研究 ， 明确优 化方案 的可行 性 ， 并进 行现 场应 用性 试 验 。 1 2原材 料 及 配合 比 水 泥为 千 阳海螺 P 04 2 5普 通硅 酸 盐低 碱水 泥 ； 骨料为天水槐树湾 51 0 mlT l ， 1 0 2 0 mn l 两级配碎石 和伯阳漩涡滩细度模数 2 9的河砂 ； 外加剂为株洲中 铁桥梁外加剂有限责任公 司生产的聚羧酸减水剂 ， 减 水率为 3 0 ； 掺合料分别为 目前常用的预制轨枕专用 掺合料和 T K MA型复合矿物掺合料 。其 中， 优化配合 比混凝土采用 T K MA型复合矿物掺合料 ， 基准混凝土 采用常用掺合料 。 昆凝土坍落度控制在 5 0 mm左 右， 含气 量控 制 在 2 3 。具 体配 合 比参数 见 表 1 。 1 3试验 方 法 混凝土水化早期惯人阻力参照 普通混凝土拌合 物性能试验方 法标 准( G B 5 0 0 8 2 -2 0 0 2 ) 进行试验 。 混凝土电通量的测试参照 普通混凝土长期性能和耐 久性能试验方 法标 准( G B 5 0 0 8 2 -2 0 0 9) 进行 ， 在蒸 养结束后立即制备试件。试件制备方法见 图 1 。混凝 土微观孔结构 采用压汞试验测试 ， 养护方 式为蒸养 。 静停后 自由含水率通过采用同配比砂 浆， 静停 3 h后 破型取样 ， 用酒精中止水化 ， 放置烘箱 1 0 5至恒重 ， 计算重量损失率求得。混凝土热胀变形的测试采用在