CRTS Ⅱ型无砟轨道CA砂浆开裂风险有限元计算

第33卷 第11期2011年11月武 汉 理 工 大 学 学 报

J O U R N A LO F W U H A NU N I V E R S I T YO FT E C H N O L O G Y V o l .33 N o .11 췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍N o v .2011

D O I :10.3963/j .i s s n .1671-4431.2011.11.016C R T S Ⅱ型无砟轨道C A 砂浆开裂风险有限元计算

朱晓斌1,姚 婷1,刘加平1,洪锦祥1,赵国堂2,王 涛1

(1.江苏省建筑科学研究院有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室,南京210008;2.京沪高速铁路股份有限公司,北京100038)摘 要: 工程实践表明,C R T S Ⅱ型无砟轨道C A 砂浆在施工早期阶段具有较高的开裂风险,为揭示C A 砂浆开裂的规律,采用有限元模拟的手段对C R T S Ⅱ型无砟轨道C A 砂浆的早期收缩开裂风险进行了模拟计算㊂结果表明:C R T S Ⅱ型无砟轨道C A 砂浆两侧边的开裂风险远高于板中部分,侧边部位C A 砂浆早期收缩应力随着龄期发展不断增大,第6d 后开裂风险因子首次突破临界值1;氢氧化钙类膨胀剂可以有效延迟C A 砂浆开裂的时间;C R T S Ⅱ型无砟轨道侧边C A 砂浆28d 干燥收缩率小于120ˑ10-6时,在整个观测期内无开裂风险㊂研究结果可为我国C R T S Ⅱ型无砟轨道C A 砂浆裂缝的预防与控制提供参考㊂

关键词: 板式轨道; C A 砂浆; 有限元; 开裂风险; 膨胀剂

中图分类号: U213.24文献标识码: A 文章编号:1671-4431(2011)11-0076-06

F i n i t eE l e m e n tA n a l y s i s o nC A M o r t a r o fC R T S ⅡB a l l a s t l e s sT r a c kS l a b

Z HUX i a o -b i n 1,Y A OT i n g 1,L I UJ i a -p i n g 1,H O N GJ i n -x i a n g 1,Z HA OG u o -t a n g 2,WA N GT a o 1(1.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o fH i g hP e r f o r m a n c eC i v i l E n g i n e e r i n g M a t e r i a l s ,J i a n g s uR e s e a r c h I n s t i t u t e o f B u i l d i n g S c i e n c e ,N a n j i n g 210008,C h i n a ;2.H e a d q u a r t e r s o fB e i j i n g -S h a n g h a iH i g h -s p e e d R a i l w a y ,B e i j i n g 1

00038,C h i n a )A b s t r a c t : E n g i n e e r i n gp r a c t i c e i n d i c a t e s t h a t C A m o r t a r o f C R T SⅡb a l l a s t l e s s t r a c k s l a b h a s h i g h c r a c k i n g r i s k i n t h e e a r l y s t a g e s a f t e r c o n s t r u c t i o n .T o f i n d t h e r u l e s o f c r a c k i n g o f C A m o r t a r ,f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s i s u s e d t o c o m p

u t e t h e e a r l y s t a g e c r a c k i n g r i s k f a c t o r o fC A m o r t a r o fC R T S Ⅱb a l l a s t l e s s t r a c k s l a b .T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h eC A m o r t a r o f t h e t w o s i d e s o fC R T S Ⅱb a l l a s t l e s s t r a c k s l a b t e n d t o c r a c km o r e e a s i l y t h a n t h e i n s i d e p a r t .T h e e a r l y s h r i n k a g

e s t r e s s o

f s i d e p a r t C A m o r t a r i n c r e a s e sw i t h t h e d e v e l o p m e n t o f a

g e a n d i t s c r a c k i n g r i s k f a c t o r e x c e e d s t

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i t i c a l p o i n t f o r t h e f i r s t t i m e .C a l c i u mo x i d e t y p e e x p a n d i n g a g e n t c a ne f f e c t i v e l y d e l a y t h e c r a c k i n g t i m eo fC A m o r t a r .T h e c r a c k i n g r i s k f a c t o r i s b e l o wt h e c r i t i c a l p o i n t d u r i n g t h ew h o l e o b s e r v a t i o n p e r i o dw h e n t h e d r y i n g s h r i n k a g

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f C A m o r t a r i s l e s s t h a n 120ˑ10-6.T h e r e s e a r c h r e s u l t s p r o v i d e r e f e r e n c e s f o r t h e p r e v e n t i o na n d c o n t r o l o f c r a c k i nC A m o r t a r i nC h i n a .K e y w

o r d s : s l a b t r a c k ; C A (c e m e n t a s p h a l t )m o r t a r ; f i n i t e e l e m e n t ; c r a c k i n g r i s k ; e x p a n d i n g a g e n t 收稿日期:2011-09-14.基金项目:铁道部科技研究开发计划项目(2008G 031-F )和江苏省科学技术厅自然科学基金(B K 2008503).作者简介:朱晓斌(1982-),男,硕士,工程师.E -m a i l :x b z h u @163.c o m

C A 砂浆(C e m e n tA s p h a l tM o r t a r ,也称C AM )是填充于板式无砟轨道刚性轨道板与支承层之间的弹性减振关键结构层材料,主要起支承轨道板㊁缓冲高速列车荷载与减振以及调整施工误差的作用㊂它由水泥㊁

乳化沥青㊁砂和多种外加剂组成,是水泥与乳化沥青共同作用胶结硬化而成的一种新型有机-无机复合材料[

1-10]㊂C A 砂浆作为一种大水灰比㊁

高流态灌注砂浆,在胶结硬化过程中约产生1%~3%的体积收缩[3],通常掺加铝粉和膨胀剂可以补偿其体积收缩㊂铝粉与碱作用生成氢气主要补偿C A 砂浆早期(12h 以内)的收