CRTSⅡ型轨道板生产时的裂缝控制

2022-09-10

混凝土裂缝是混凝土病害的一种主要表现,并且是混凝土工程从未间断的老的质量通病,目前所有的混凝土工程都有不同程度的裂缝,只不过裂缝大小多少不同,CRTSⅡ轨道板混凝土一样也存在裂缝问题,只不过轨道板结构、施工工艺等的不同,裂缝产生的区域及原因也所有不同。一般情况下,使混凝土产生裂缝的原因很复杂,如结构过载、温度差异过大等,还有就是多种因数交互作用使混凝土产生裂缝。下面主要根据本板场生产情况介绍CRTSⅡ型轨道板裂缝的类型、原因及其预防措施,可供类似工程参考。

1 裂缝的分类

传统混凝土裂缝的表现形态多种多样,工程意义也有所不同。按裂缝起因分,主要概括为以下四种。

(1)塑性裂缝,混凝土在浇筑后呈塑性状态时因收缩或沉降等引发的开裂。在Ⅱ型轨道板中比较常见。

(2)收缩变形约束裂缝,由于温湿度变化等因数引起混凝土干缩、温缩变形而产生裂缝,这种裂缝占比例很大。

(3)混凝土结构受力裂缝,混凝土在外力作用下产生不可恢复的裂缝,也叫“荷载裂缝”。

(4)混凝土内部化学反应产生胀裂,主要指钢筋锈蚀作用与碱骨料反应。由于有化学反应,此类裂缝要很长时间几十年甚至上百年才能表现出来,要观察此类裂缝必须采用特殊方法进行跟踪。

2 轨道板产生的裂缝分类

2.1 温差裂缝

温差是轨道板产生裂缝的主要原因,由于混凝土内外温度的差异导致产生应力集中并且叠加,混凝土产生变形但又由于受到约束阻止这种变形的产生从而产生了裂缝。前面介绍的4种不同位置的裂缝都有可能是这种原因所致。尤其在冬季施工情况下由温差造成的裂缝更为多见。针对轨道板施工情况对产生过大温差的原因总结如下。

(1)原材料过热。因原材料过热,造成混凝土基础温度过高。一是砂石料因太阳直射,料堆的温度过高,集料占有80%以上的份额,这是搅拌出的混凝土温度过高的主要原因。二是水泥和水的温度过高,有资料表明:当水泥温度比气温高30℃,可使砼温度提高4.5℃～5.6℃,平均升温5℃左右。当水泥温度比气温高20℃时,可使砼温度温度提高2.5℃～3.4℃,平均升温3℃左右。可见,高温水泥是砼温升的重要影响因素之一。轨道板生产采用的是采用的是散装硅酸盐水泥,散装水泥车将水泥运到工地时的温度有时高达70℃～90℃,必须引起重视,此外水泥水化热对温差裂缝的产生也有一定的影响。

(2)养护工艺不当。一是混凝土芯部温度过高,为了过分的强调脱模强度,混凝土芯部温度大于规定值(55℃)时,轨道板表面温度在45℃以上,冬季施工时,厂房内温度一般在15℃左右,造成温度差异过大从而产生温差裂缝。这种裂缝产生多在轨道板脱模时。二是降温度速率过快,冬季施工时,总温差过大,降温速率过快,是形成温差裂缝的重要的直接原因之一。三是混凝土初凝前升温速度过快,混凝土急剧脱水干燥,强度的增长抵抗不了产生收缩时的应力时而产生裂缝。

2.2 塑性裂缝

这种裂缝产生在轨道板初凝以前,一是由于当厂房内气温比较高时,混凝土表层极易蒸发脱水,下面的泌水来不及上浮补充,于是产生极具干缩而产生裂缝,开裂多但并不深,杂乱无规律性。这种裂缝产生一般是养护措施尚未采用,或采用不当,过了砼的初凝时间,砼具有一定的抗裂能力,塑性收缩开裂就不会发生了。二是由于混凝土坍落度过大有泌水现象时,泌水上浮而固体物下沉,下沉受到钢筋的约束而产生塑态开裂,可以进行二次振捣与抹面就能消除。

此外由于混凝土抹面不当、搅拌不充分、等料或欠振捣可能产生塑性收缩开裂,这种裂缝只是尺寸增大而已,可在施工中采取一定的措施加以消除。

2.3 荷载裂缝

根据国内外的调查资料,有学者统计,工程中结构物的裂缝原因是由荷载引起的约占20%,而80%是属于混凝土变形而引起的裂缝。但在轨道板中,由于荷载产生的裂缝占到了绝大多数。

3 轨道板产生裂缝的原因

裂缝产生的原因是多方面的,根据板场施工实践,总结经验,从混凝土原材料、浇筑工艺、养护工艺、吊装、运输、存放等多个方面对轨道板裂缝产生的原因做了分析。

(1)混凝土原材料砂石含泥量过大,成型后的混凝土粘结力不好产生裂缝,这种情况一般情况下不存在。

(2)轨道板混凝土在浇筑时,布料不均匀,振捣时间过长,端封处全是砂浆,没有粗骨料存在,从而引发收缩开裂。

(3)混凝土泌水或者坍落度过小都可能引发塑性裂缝。

(4)浇筑过程中,等料时间过长,分层处粘结不牢产生施工缝。

(5)布料次数过多,浮浆不能有效控制导致轨道板分层从而产生裂缝。

(6)混凝土浇筑完毕后,抹面不当或者没有及时覆盖产生塑性裂缝。

(7)轨道板混凝土在刷毛完毕后没有进行及时覆盖养护、养护过程中升降温速度过快、脱模和转运时没有注意温差控制都是导致轨道板产生裂缝的直接原因。

(8)钢筋预应力的不同步性和力值误差即产生剪切力是导致裂缝的关键原因。

(9)预应力筋张拉的不均匀性造成轨道在切割时受力不均匀,这是导致轨道板产生裂缝的主要原因。

(10)预应力钢筋在切割时没有彻底切断,吊装时产生破坏性裂缝。这种情况应杜绝发生。

(11)轨道板在脱模时,真空吊具的不同步使轨道板受力不均产生裂缝。

(12)脱模时操作不当,没有遵循先点动后连动的原则导致轨道板产生裂缝。

(13)轨道板吊装存放时,没有遵循轻吊轻放的原则,落位时距离超过规定值从而使轨道板产生裂缝。

(14)轨道板存放时,支撑(位置及垫块高度)不正确,导致受力不均产生裂缝。

(15)转运不当也是轨道板产生裂缝的一个原因。

(16)轨道板的单向预应力本身就易产生裂缝。

此外,轨道板裂缝的存在与其自重、存放时间也有关系。根据板场轨道板生产情况总结了以上原因,至于其他使轨道板产生裂缝的原因还有待在后面的施工过程中进一步摸索总结。

4 轨道板裂缝的控制措施

4.1 原材上控制

(1)减少水泥用量,合理选择掺合料与减水剂,改善骨料级配从而改善混凝土性能,提高混凝土的抗裂能力。

(2)严格控制砂的含泥量,对碎石进行水洗。保证不影响混凝土的强度。另外水洗设备应满足施工生产需要。

(3)配合比设计时控制好砂率,防止砂率过大产生开裂。

(4)冬季施工时,严格控制水温、不使用温度高的水泥。防止出现温差裂缝。

4.2 浇筑成型工艺上控制

(1)布料应均匀,避免振捣后边角全是砂浆的问题,布料次数按三次进行,不宜增加布料次数,可有效的控制浮浆导致的轨道板分层从而产生裂缝。

(2)轨道板刷毛过后,尤其在炎热的夏季应采用保温保湿薄膜对刷毛后的轨道板进行单个覆盖,防止混凝土表面水分散失过快造成塑性裂缝。当表面出现无规则的塑性裂纹时,趁混凝土还在塑性阶段,适时予以拍打,促其闭合,恢复整体性。必要时进行二次振捣,消除塑裂以及泌水毛孔等缺陷,提高混凝土的整体质量。对此类裂缝应尽可能消除,杜绝塑性裂缝变成永久裂缝。

(3)混凝土硬化前严禁受力,分丝隔板松动时应确保混凝土不会产生变形,拆除时应避免野蛮施工的情况发生。

(4)在对最后一块板进行补料时,拌和站手动配料应准确。防止为了施工方便而使用较稀的混凝土。

(5)混凝土布料间隔时间不能太长,防止施工缝出现。夏季施工混凝土布料间隔时间应小于35min,冬季施工间隔一般不超过45min。

(6)模型振捣时应采用高频低幅振动振动频率应为130Hz～150Hz。振幅应做相应调整。振捣密实的标志是混凝土停止下沉,不再冒出气泡,表面平坦泛浆,避免过振后的浮浆硬化过程中产生收缩裂缝。

4.3 养护工艺上控制

养护是防止混凝土产生裂缝的重要措施,对于要求早期强度的轨道板来说其重要性就不言而喻了,对此应充分重视。应制定合理的养护方案,派专人进行养护。如养护不当,在施工过程中易出现温差裂缝,影响混凝土外观与质量。

4.3.1 夏季养护

(1)夏季施工时,混凝土刷毛后及时用保温保湿薄膜覆,防止混凝土表面水分散失过快引发不规则的塑性裂缝,夏季最好夜间浇筑混凝土;混凝土采用覆膜机整体覆盖后,采用温控系统进行跟踪养护,由于夏季气温炎热,混凝土芯部温度偏高,养护过程中应用两台大功率的风扇对模型底部进行降温。

(2)刚脱模的混凝土表面温度较高,不应进行洒水养护导致温差裂缝的产生。

4.3.2 冬季养护

冬季最低气温较低,轨道板混凝土冬季养护是否合理便是关系到裂缝是否产生的关键原因,据统计冬季混凝土80%的裂缝都是由于养护不当所造成的。为防止裂缝的发生必须采取一定的养护措施与方案,在养护的关键程序上应加以严格控制。

(1)轨道板混凝土在冬季养护时应严格按照静停、升温、恒温、降温四个阶段均匀进行,切忌不能为了盲目的追求强度而取消混凝土的静停,在混凝土浇筑完毕后立即用热水循环对模具加热这种措施是不可取的。刚浇筑完的混凝土正处在水化的一个静默阶段,如果立即加热且加温速度过快会造成水分大量散失,在初凝前就会形成裂缝,这些裂缝可能在混凝土内部,随着养护的继续进行,裂缝就会延伸至表面造成质量事故。因此,轨道板浇筑完毕后应有2h～3h的静停期,静停期间模具温度不宜超过30℃。

(2)养护期间升降温应均匀进行,避免骤升、骤降导致温差裂缝。温度急剧上升或下降可能造成混凝土内外温差过大而产生应力,轨道板养护时升降温速度不超过10℃/h。

(3)混凝土强度达到后,降温应依次缓慢进行,首先应用覆膜机整体去掉特制养护膜,半小时后再去掉土工布,温差达到要求时进行脱模,边脱模边去掉最后一层保温保湿膜。

(4)脱模后轨道板在临时存放台座上应用养护罩进行二次养护,运出厂房时应提前掀起养护罩四角对轨道板进行二次降温,防止出现温差收缩裂缝。

总之,冬季混凝土的养护措施是否恰当对混凝土是否产生裂缝显得至关重要。

4.4 张拉控制

CRTSⅡ轨道板采用的是先张法施工,由于预应力的作用使轨道板产生的裂缝占到了一定比例,在施工过程中应严格控制。

(1)预应力钢筋下料应按规定精确到万分之二,定期对设备进行校核,避免受力不均造成裂缝。

(2)定期对台座两端的千斤顶及张拉油泵进行检查,确保张拉的同步性。避免产生剪切力而使轨道板产生裂缝。

(3)每个台座的张拉系统应定期整体标定。

(4)预应力钢筋放张完成后,切割时严格按照规范先将台座1/2处的预应力筋切断,再切台座1/4和3/4处的预应力筋,最后切断其余的预应力筋。严禁不按顺序施工。

轨道板裂缝产生的原因是多方面的,由于人为原因造成的裂缝在施工中应尽量避免。比如在带预应力情况下切断钢筋,钢筋没有完全切断的情况下进行脱模作业,使用真空吊具脱模时没有点动直接起吊,存放落位时距离过大等等。

此外为了更好的防止裂缝的产生,应经常对轨道板进行跟踪观察:未脱模时裂纹情况→脱模后裂纹情况→二次养护后裂纹情况→翻板后裂纹情况→打磨后裂纹情况→存放一段时间后裂纹情况。

5 结语

混凝土裂缝的出现不但会影响结构的整体性与刚度,还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低耐久性和力学性能,因此必须认真研究。

由于CRTSⅡ型板技术在国内还不完全成熟,轨道板裂缝的出现引起了许多专家学者的关注,但CRTSⅡ型板裂缝产生的原因是多方面的,裂缝控制是一项复杂的系统工程,况且很多裂缝伴随着混凝土的徐变才会发生,时间可能是几十年甚至上百年。因此应区别对待,在以后的施工实践中应不断积累经验针对性的采取预防措施防止裂缝的产生。

摘要：本文依据中铁二局新运工程有限公司在京沪高速铁路进行轨道板预制的施工实践,对CRTSⅡ轨道板裂缝产生的类型、原因及其预防措施做了介绍。为国内CRTSⅡ型轨道板的生产创新提供参考。

关键词：CRTSⅡ型,轨道板,裂缝