风沙、极干旱戈壁荒漠地区无砟轨道养护工艺

风沙、极干旱戈壁荒漠地区无砟轨道养护工艺

发表时间：2019-12-17T09:38:41.650Z 来源：《基层建设》2019年第26期作者：王龙龙1 冯贵新2 张春林3 张玉山4 [导读] 摘要：混凝土外观裂纹作为无砟轨道的质量通病之一，表现方式及形成机理不尽相同，随着环境温度变化及动荷载作用而发展变化，特别是温度、雨雪等不可避免环境交替作用加剧裂纹发展变化、出现冻融灾害，对铁路行车运营造成影响。

中铁十一局集团第三工程有限公司湖北省十堰市 442000摘要：混凝土外观裂纹作为无砟轨道的质量通病之一，表现方式及形成机理不尽相同，随着环境温度变化及动荷载作用而发展变化，特别是温度、雨雪等不可避免环境交替作用加剧裂纹发展变化、出现冻融灾害，对铁路行车运营造成影响。混凝土裂纹主要形成于施工养护阶段，养护及时、水分充足环境对混凝土裂纹控制及强度至关重要。兰新二线多处于严寒、温差大、风沙大、日照强、干旱缺水等恶劣

自然气候条件下。是在极端条件多场耦合作用下进行无砟轨道施工，水资源匮乏，施工养护需从根本上解决。

关键词：风沙；极干旱戈壁荒漠环境；CRTSⅠ型双块式无砟轨道；混凝土；高性能；耐久性；养护兰新铁路第二双线工程是西北地区第一条高速铁路，全线跨越甘肃省、青海省、新疆维吾尔自治区三省区，沿线气候有较大差异。从气温特点而言，全线极端最低气温-21.7～- -41.5℃，均处于严寒地区。就自然气象而言，日照强烈、昼夜温差大，最大年气温差乌鲁木齐地区高达72.1℃，轨温差达102℃。就环境特点而言，张掖至乌鲁木齐段途经安西风区、烟墩风区、百里风区、三十里风区及达坂城风区等五大风区，风区总长度约580公里，常年风沙较大。就降雨量而言，常年干旱少雨，年平均降水量52.2mm，年平均蒸发量2567.3mm。年降雨量远小于蒸发量，干旱缺水，施工环境恶劣。

为研究、解决特殊气候环境下无砟轨道裂纹控制及混凝土施工质量问题，根据铁路总公司工管中心要求，甘青公司于2011年组织分别在甘青段、新疆段进行了无砟轨道线外试验，设计及相关单位等分别就各区域特殊性对无砟轨道结构形式等做出了相应优化、调整。无砟轨道混凝土施工质量及养护方式确定须进一步研究，为前线无砟轨道提供依据、保障。LXS-16标从施工养护对混凝土裂纹的影响出发，研究极端环境条件下对高性能、耐久性混凝土行之有效、经济合理的养护措施。

1 施工养护对混凝施工质量的意义及作用

养护作为无砟轨道混凝土施工中最后一道工序、确保高性能混凝土耐久性的重要实现过程，养护方式选定及过程控制尤为关键，直接关系到混凝土施工完成其强度增长及裂纹控制情况。混凝土养护原则为充分保持其自身水分，减小水分散失，处于水分充足、均衡的环境条件下。特别是西北地区大风、极度干旱少雨的环境条件，养护时间越早，养护有效性越强，养护效果越好，养护应在内部结构中的水挥发之前，从保持混凝土表面水分开始，当混凝土表面从全湿到半湿转化时进一步进行养护。

表1 兰新二线自然气候条件

2 养护措施选择

无砟轨道作为西北地区的首次尝试，全线自然环境恶劣，无相关经验、依据可循，无砟轨道混凝土质量直接决定无砟轨道成败。LXS-16标作为全线铺轨及联调联试起点，无砟轨道施工直接制约着后续工作进展。为给无砟轨道上道施工提供理论基础与实践经验，外观裂纹必须得到有效根治。LXS-16标从配合比选定、施工工艺及过程控制多角度统筹分析、全盘考虑，于2012年4月至6月间率先进行无砟轨道线外试验段施工。本文从混凝土养护角度出发，通过多种养护方式综合分析、比较，寻求解决大温差、极度干旱缺水、大风沙等严酷自然环境条件下无砟轨道混凝土裂纹控制及行之有效的施工养护措施。通过新型养护样式与传统养护方式比对，说明其切实有效性及经济合理性。

2.1 各种养护方式机理 2.1.1覆盖滴灌方案

覆盖滴灌养护是传统的覆盖洒水保湿养护的改进，该地区气候干燥少雨，水资源匮乏，蒸发量远远大于降雨量，连续大量洒水成本高，资源投入量大，供水难度大，故在结构物表面覆盖“两布一膜”，暨养护布+养护膜，用由储水容器与输水管线组成的特制滴灌装置均速滴水，使得底层养护布一直处于湿润状态，顶层养护膜主要功能是密封作用，防止底层养护布水分蒸发过快。

2.1.2节水养护膜方案

节水养护膜是以新型可控分子材料为核心，以塑料薄膜为载体，粘附可吸收自身重量200倍的水分的高分子材料。该材料吸水膨胀，摊铺后使膜内高分子吸水材料充分吸水后变成透明的晶状体，厚度可达5mm-10mm，把液体水变成固态水，然后通过毛细管作用，源源不断的向养护面渗透，同时又不段吸收养护体在混凝土水化热过程中的蒸发水，因此在一个养护期内养护膜能保证养护体表面保持湿润，相对湿度≥90%，通过温湿度仪检测养护情况，便于及时补水。

2.1.2养护剂方案

养护剂养护又称喷膜养护，是在混凝土初凝后在结构构件表面喷涂或刷涂养护剂，在混凝土表面上结成一层塑料薄膜，使混凝土表面与空气隔绝，阻止内部水分蒸发，平衡混凝土内部水分，促进其同步凝固收缩，弱化结构内部应力差，起到保水养护作用。

2.2养护剂施工方法及注意事项

2.2.1养护剂质量要求

养护剂使用前要充分拌匀，如有杂质、结块，应过2200孔/cm2筛。使用时应经常摇动容器罐，确保无沉淀，使用时不得加水稀释。其性能指标应符合相关要求。

表6 养护剂的性能

2.2.2初期养护

混凝土浇筑完成收面过程及混凝土初凝前，无法进行养护液涂刷，若混凝土长期暴露于外界环境下，表面将迅速失水，内外水分失衡，凝固收缩不同步，内部出现拉应力，特别是轨枕角应力集中，容易出现早起裂纹，采取适当挡风措施，兰新二线采用特制作业棚，收面时在作业棚内进行，挡风保水。

2.2.3养护液喷涂方法及时间控制

养护剂喷涂包括道床板面及侧面两部分，对于道床板面部分，在道床混凝土浇筑后，以不见明水，用手指轻按无指印、不粘手时进行养护剂喷涂。检查钢轨底、轨枕边、轨枕角收缩裂纹，并及时处理，裂纹处理时不得洒水，处理好后及时涂好养护剂。养护剂喷涂采用单喷头喷雾器，喷头距离混凝土面30cm，喷涂一个来回，确保喷涂厚度均匀。通过表3得出轨枕角八字裂纹是道床外观缺陷的主要部分，经分析，该地区大风天气频繁，混凝土表面水分散失严重，表层混凝土提前凝固收缩，轨枕角应力集中、收缩方向存在多向性，加剧裂纹发展，表现为八字裂纹，方向为与轨枕呈45°角，故对于轨枕周围属于新旧混凝土接合面及应力集中位置，须适量增加养护剂喷涂量，确保养护剂结膜效果。对于道床侧面，通过2个月后对道床进一步观察，道床边缘存在“7”字裂纹，分析原因，除了道床混凝土干缩外，主要原因为侧面养护剂喷涂厚度不够，或喷涂不及时，养护剂未起到充分、及时保水作用，造成道床内水分散失严重，加剧裂纹发展，故养护剂刷涂应与模板拆除连续进行，杜绝拆模完成混凝土长时间暴露水分损失过快造成道床混凝土开裂。