CRTSⅡ型轨道板混凝土施工技术

2022-09-10

1 工程概况

正在修建的京沪高速铁路是全世界最长的高速铁路, 其全线采用CRTSⅡ型板式无砟轨道。由中铁二局曲阜轨道板场承担京沪高速铁路沧徐段JHTJ3 (DK474+800~DK552+804) 范围内24000块轨道板的预制任务。

2 混凝土的主要原材料及配合比

2.1 主要原材料

2.1.1 水泥

针对以往生产CRTSⅡ型轨道板采用的超细水泥成本高、生产量小、配制的混凝土耐久性差等问题, 特作出改变, 不采用传统的超细水泥, 而采用P.Ⅱ42.5水泥, 其主要技术指标见表1。

2.1.2 减水剂

使用具有早强性能的聚羧酸高效减水剂, 其主要技术指标见表2。

由于混凝土耐久性的要求, 减水剂本身的含气量不能满足要求, 可在混凝土搅拌前按照厂家提供的掺量在减水剂中加入引气剂。

2.2 混凝土配合比

混凝土配合比按照C55强度等级设计, 从混凝土的技术指标、工艺性能及经济效益方面考虑, 最终得出混凝土配合比见表3。

混凝土室内试拌的各项技术指标见表4。

3 混凝土生产及浇筑工艺

3.1 混凝土的搅拌及运输

混凝土搅拌采用一台HZS180型搅拌站搅拌混凝土, 采用电子计量系统计量原材料, 秤料误差 (均以质量计) 规定为:水、外加剂、胶凝材料≤±1%;砂、石≤±2%。搅拌主机3m3/罐。夏季施工混凝土搅拌时间为120s, 气候过于炎热时宜采用低温水或拌合水中加入冰块等措施降温。冬季施工为了保证混凝土的质量搅拌时间延长为150s, 拌合物必须拌合均匀, 颜色一致。并且通过对拌合用水、砂、石加热的方式使混凝土的入模温度控制在5℃~30℃。

混凝土运输采用带有液压油缸系统的自动放料混凝土运输罐存料, 运输罐的容量为4m3, 每两盘混凝土运输一次。拌合好的混凝土从拌合机内卸料至运输罐内, 通过轨道平板车运至厂房内, 再用天车将运输罐吊至混凝土布料机上方, 接通电源后, 将混凝土卸至布料机的布料斗内。为了保证混凝土卸料的畅通, 混凝土运输罐上安装一台大功率的振捣器。

3.2 混凝土灌注成型

我场共两条轨道板生产线, 每条生产线一次性生产能力为41块轨道板。混凝土布料时采用两台布料机从生产台座两端向中间一起布料。

3.2.1 混凝土浇筑

将混凝土卸入布料机的布料斗内, 然后混凝土布料机依次、连续、均匀地将混凝土灌注入模, 混凝土灌注方向垂直于布料机的行驶方向, 同时以每块模板为独立单元启动振动装置, 将混凝土密实振捣成型, 每块轨道板浇筑时间控制在3min以内。

每个台座详细工作流程如下。

(1) 将混凝土布料机开到要灌注混凝土模具正上方。

(2) 把运输罐内混凝土卸入布料机的储料斗中, 运输罐中的混凝土在倒入的过程要将振动电机打开以防止料灌中的混凝土发生凝聚现象。

(3) 启动布料机的布料系统, 双叶瓣式门打开, 同时齿滚转动, 将料斗内混凝土均匀灌注入模。

(4) 混凝土灌注分三步进行。第一步:布料机从模具一端匀速运行到另一端, 此时布料机运行速度应缓慢匀速, 料斗仓门应尽量开至最大, 将约75%的每块轨道板所需混凝土灌筑入模, 随后启动安装在模具下部的振动器, 开始第一次振动, 时间约为90s;第二步:布料机料斗在返回过程中补充灌注混凝土, 采取边布料边振动的作业方式, 将剩余的混凝土灌注完成, 振动时间约为60s;第三步:第二次振动完成后对模具内不足的混凝土进行人工补料, 补充完后对混凝土进行第三次振捣, 振动时间约为20s, 直到表面泛浆, 无气泡或少量气泡出现为准。

(5) 混凝土密实成型后, 将布料机开到上一块灌注完成的模具上方, 然后将布料机上刮平板降至紧切模型中横向分丝隔板的高度, 同时启动刮平板上的振动器, 刮平混凝土表面, 把多余的混凝土刮到下一块空模具中。

(6) 混凝土密实成型后, 对轨道板四周进行人工收边处理, 同时清理灌浆孔处多余的混凝土至其轮廓清晰, 不允许模型周围有石子与浆体外露。

(7) 在每块轨道板振动刮平完成之后, 混凝土初凝前, 对混凝土表面进行刷毛。刷毛开始时间以人工用指甲在混凝土表面划过后表面混凝土不闭合为准。刷毛应依次连续均匀的进行, 刷毛时间间隔不宜太长。刷毛深度为1mm~2mm。刷毛结束后安装调高预埋件, 在最后一块轨道板刷毛结束后在其芯部安装一根温度传感器用于混凝土试件的同条件养护。

4 混凝土冬季施工措施

4.1 冬季施工保暖措施

(1) 根据板场所在地区全年的气候情况, 11月中旬便进入冬季施工阶段。为了保证混凝土的温度, 首先从原材料的保温做起, 用于全部供热系统水循环管道从砂石封闭料仓下面通过, 冬季施工时保证料仓空间温度大于5℃。

(2) 所有裸露的管道由保温材料包裹, 包裹的厚度不少于15mm。

(3) 为保证混凝土的入模温度, 对拌合用水进行加热, 加热温度不应超过80℃。全天气温低于0℃, 只加热拌合用水不能满足要求时, 应同时对骨料进行加热, 骨料加热温度应在15℃以上, 且不应高于60℃。

4.2 冬季施工温度控制

(1) 通过加热拌合用水与骨料, 混凝土入模温度控制在15℃~30℃之间。

(2) 模型的温度控制在20℃~30℃之间, 当温度过低时, 可在混凝土浇筑前通过安装在模型下方的水循环散热装置对其进行预热处理。

(3) 由于混凝土入模温度保持在15℃以上, 因此厂房的空间温度也应保证在15℃以上。可通过模型下方的供热装置与厂房内的散热片来实现。

5 混凝土的养护

5.1 混凝土夏季养护

5.1.1 脱模前的养护

轨道板混凝土在刷毛完毕后, 立即采用单块保温保湿膜进行覆盖。夏季混凝土养护时由于气温较高, 为了使混凝土的芯部温度不超过55℃, 在张拉台座的两端各安装两台大功率的风扇, 必要时对整条生产线进行降温处理。混凝土在养护16h后, 强度达到48MPa, 即可依次去掉养护薄膜。轨道板在脱模时严格控制温差, 确保板体的质量。

5.1.2 脱模后的静停养护

轨道板脱模后将其3块为一单元停放在临时存板线上, 静停24h, 当环境温度与轨道板表面温度之差不超过15℃时, 将轨道板转运至毛坯板存放区进行自然养护。由于夏季气温较高, 湿度很难达到养护的要求, 因此运出厂房的轨道板应用土工布覆盖并对其洒水养护。为了预防混凝土产生裂缝, 水温与轨道板表面温度之差不应超过15℃, 当环境温度低于5℃时应禁止对其洒水养护。

5.2 混凝土冬季养护

5.2.1 脱模前的养护

冬季混凝土养护时的覆盖材料与夏季混凝土养护时的材料相比多了一层土工布, 更好的起到保温保湿的作用。土工布位于塑料薄膜上面, 一共分3层进行覆盖。由于冬季场房温度较低, 轨道板采用处在模具下方的散热片进行热水循环养护。养护时利用轨道板专用的温控系统实施跟踪养护, 使模具与轨道板板体内水化热相适应。冬季混凝土养护全过程分为静停、升温、恒温、降温四个阶段。

静停期:轨道板混凝土灌注完毕至混凝土初凝之前的养护期为静停期, 时间为2h~3h。静停期间应保持模板温度不低于15℃, 为了保证混凝土在16h的强度, 经过一段时间的施工实践混凝土静停期间温度在20℃左右为最佳。

升温期:温度由静停期升至规定的恒温阶段为升温期。升温速度不得大于10℃/h。

恒温期:恒温时轨道板板体表面混凝土温度不宜超过45℃, 轨道板板体体芯部混凝土温度不宜超过55℃, 根据现场经验在既能保证混凝土质量又能确保施工生产的情况下混凝土芯部温度50℃为宜。恒温期一般保持4h~6h, 另外模型的温度一般不超过45℃, 可根据混凝土强度发展情况利用温控系统进行适当调整。

降温期:按规定恒温时间, 取出温控箱内的混凝土试件经试验达到45MPa后, 便可停止供热降温。降温速度不大于10℃/h。降温一般为2h~3h, 2h~3h后混凝土强度已经达到48MPa且轨道板板体表面温度与环境温度之差不超过20℃时, 即可进行放张脱模处理。

养护期间混凝土芯部与表层、表层与环境温差不宜超过20℃。脱模时应确定厂房的门窗已经关闭, 防止因天气骤然变化使轨道板混凝土产生裂纹。

5.2.2 脱模后的静停养护

轨道板脱模后因表面温度与环境温度相差较大, 不能按照夏季施工将其直接放在临时存板台座上进行养护, 我场采用特制的养护罩对其进行笼罩养护。养护期间可在养护罩内放置一盆自来水防止湿度达不到要求。静停养护快结束时, 掀起养护罩的四角, 对轨道板进行二次降温。当轨道板表面与周围环境温差不超过15℃时, 方可将轨道板运至毛坯板存放区进行存放。