梯形轨枕混凝土配合比优化及生产工艺过程控制

梯形轨枕混凝土配合比优化及生产工艺过程控制
内容摘要：梯形轨枕轨道系统具有良好的减振、降噪性能，在提高线路稳定性、平顺性、刚度均匀性和耐久性方面有显著的效果，系统包括梯形轨枕、支撑单元和减振/缓冲材料。

梯形轨枕是由三根横向钢管连接两块纵向预应力混凝土轨枕而构成的，本文通过梯形轨枕的生产，详细描述了原材料的选择，混凝土配合比设计、施工配合比调试以及各项力学性能试验，确定混凝土搅拌、灌注和养护过程施工工艺，对生产过程实施有效的工序控制，以达到产品质量技术要求。

关键词：
梯形轨枕混凝土原材料配合比生产工艺过程控制
中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：
1引言
梯形轨枕轨道系统包括梯形轨枕、支撑单元和减振/缓冲材料，具有良好的减振、降噪性能，在提高线路稳定性、平顺性、刚度均匀性和耐久性方面有显著的效果，在许多方面具有显著的性能优势，对改善广大群众出行作出了重大贡献。

梯形轨枕是由三根横向钢管连接两块纵向预应力混凝土轨枕而构成的，采用先张长线台座法进行集中预制，混凝土设计强度为c60，预应力放张时，混凝土抗压强度应不低于设计强度的80%。

混凝土采用篷布覆盖蒸汽养护，采用布料机布料，混凝土有较好的流
动性，坍落度120～160㎜，其他技术指标应符合设计要求。

通过对原材料的选择、混凝土配合比设计、施工配合比的调试，对混凝土搅拌、灌注和养护工艺实施过程控制，确定的混凝土配合比和生产工艺满足梯形轨枕各项技术指标的要求。

2原材料及其性能要求
2.1 水泥
采用强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，其技术要求符合gb175的规定。

2.2细骨料
采用硬质洁净的天然砂，除含泥量按重量计不应大于1.5%外，其它技术要求应符合jgj52的规定。

料源改变时，在采购前要对其碱活性进行试验评价。

2.3粗骨料
采用粒径为5-20mm的碎石，最大粒径不超过25mm。

除含泥量按重量计不大于0.5%外，其它技术要求应符合jgj52的规定。

料源改变时，应重新对其碱活性进行试验评价。

2.4外加剂
混凝土内可掺用减水剂等外加剂。

技术要求应符合gb50119的规定。

禁止在混凝土中掺用能引起钢筋锈蚀的外加剂。

梯形轨枕按照高性能混凝土要求进行施工，对减水剂有更高的要求，减水率高、坍落度损失小，确保混凝土的工作性能，质量必须稳定。

2.5矿物掺合料
适量掺加磨细矿渣粉混凝土更加密实，提高混凝土耐久性能。

磨细矿渣粉的性能应满足《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》tb10424的规定。

2.6水
混凝土拌合用水应符合jgj63的规定。

2.7碱骨料反应预防
碱骨料反应预防按tb/t3054执行。

3混凝土配合比的设计
3.1.配合比设计依据：梯形轨枕技术条件
3.2设计技术指标及要求
①梯形轨枕产品寿命50年。

②设计强度等级c60,坍落度120～160mm，混凝土含气量2～3％。

③胶凝材料总量不宜超过500kg/m3,用水量不应超过150kg/m3。

④预应力放张时,混凝土抗压强度不得低于设计强度的80%。

⑤混凝土内总碱量不应超过3.5kg/m3。

当骨料具有潜在碱活性时，总碱量不应超过3.0kg/m3。

砼中总氯离子含量不应超过胶凝材料总量的0.06%。

⑥混凝土28d抗压强度评定满足设计要求。

3.3配合比配制
①．对胶凝材料的比例进行调整，磨细矿渣粉占胶凝材料总量控制在12-18%之间，在混凝土拌合物性能指标及强度指标都达到要求
的情况下，最终确定胶凝材料的比例。

②．聚羧酸系高性能减水剂原料的调整。

混凝土要求具有良好的密实性和流动性，混凝土含气量为2～3％，经过试验，满足混凝土含气量和16h左右放张抗压强度≥48.0mpa的要求。

③.通过调整粗骨料的级配，能够最大限度地减少空隙率，提高密实度，减小表面积，降低水泥砂浆的用量，通过试验最终确定(5-10)mm:(10-20)mm=1:2，达到硬化后混凝土的性能要求。

④.合理选择砂率对混凝土的工作性能有着重要的影响，控制好砂率能够较好的控制好坍落度指标，最终确定的砂率为
35.5%-36.5%之间。

⑤.混凝土试配
根据梯形轨枕混凝土配合比要求：胶凝材料用量≤500㎏/m3、水灰比0.28～0.31之间、坍落度在120～160mm之间、含气量2～3％、放张抗压强度≥48.0mpa、28d强度≥63.5 mpa。

结合现场的原材料试验，调整水泥用量、砂率，增加减水剂用量、降低水灰比，满足混凝土工作性能，16小时左右混凝土抗压强度≥48.0mpa，最后确定施工配合比，具体数据如表1：
表1梯形轨枕用配合比
材料名称水泥矿粉砂石水减水剂
理论配合比 1 0.22 1.68 2.91 0.36 0.02
4应用
4.1采用硅酸盐水泥和磨细矿渣粉联合使用配制的混凝土由于其
良好的工作性能和力学性能，已应用于梯形轨枕生产中，其混凝土主要技术参数如表2、表3所示。

表2 混凝土的工作性能
混凝土工作性能试验结果
试验与检测项目要求值试验结果备注
坍落度（mm）初始120-160 150 /
半小时 120-160 140 /
表3 混凝土的力学性能
混凝土的力学性能
试验项目试件尺寸（mm）标准值试验结果
抗压强度（mpa） 16h 150×150×150 ≥48.0(放张)
48.6
28d 150×150×150 ≥63.5 64.3
根据以上数据分析，施工配合比的工作性能和力学性能满足技术条件的要求。

5 生产工艺过程控制
（1）原材料：在生产过程中，严格控制原材料质量，严格按照检验制度和规定的频次进行检验，确保各个批次的原材质量均符合技术指标，保证原材料质量稳定性。

（2）张拉：预应力钢绞线用自动跟进锚具锚固于端部锚固梁上，在张拉锚固之前应放置箍筋，预应力钢绞线从一端锚固梁穿入，穿过端模、箍筋，再从另一端模穿出，两端分别锚固于副锚固梁上，
然后进行预应力钢筋张拉，每根预应力钢绞线的张拉力为61±
0.5kn，以张拉力为依据，以伸长值作为校核值。

（3）施工配合比:在试验室下发施工配合比通知单前，试验人员应该多点取样，并使用两份试样准确测定砂石含水率，确保配合比通知单的准确性。

（4）搅拌：为了确保高性能混凝土能够搅拌均匀，在搅拌过程中要注重投料顺序和搅拌时间。

原材计量后，向搅拌机投入细骨料、水泥和掺合料，搅拌均匀后，加入水和减水剂，搅拌成砂浆，然后投入粗骨料并搅拌均匀为止，搅拌时间控制在120秒左右。

（5）灌注：一般应采用两层布料方式进行灌注。

第一层混凝土布料在模具上部外侧倒角以下，以保证第一次振动时气泡容易排出，第二层再灌注其余的混凝土使混凝土表面与模型上表面持平。

（6）振捣：振动环节在灌注控制过程中非常关键，通过实践，采用两次振动方式较为适宜。

在灌注完第一层后，开动电机进行振动；灌注完第二层后进行第二次振动，两次振动都以表面出现浮浆或不再有气泡产生为准，第一次振动时间一般为60秒左右，第二次为30秒左右。

在第二次振动结束并抹平，达到梯形轨枕的密实性要求，使表面平整光滑。