崔德水,馬元清,孫成曉,楊富民,3

(1.上鐵蕪湖軌道板有限公司，安徽 蕪湖 241012；2.北京鐵科首鋼軌道技術(shù)股份有限公司，北京 102206；3.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 鐵道建筑研究所，北京 100081)

CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道是我國(guó)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一種軌道系統(tǒng)。CRTSⅢ型軌道板作為無(wú)砟軌道系統(tǒng)的主要傳力構(gòu)件是結(jié)合高速鐵路CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道受力特點(diǎn)和我國(guó)南北差異較大的環(huán)境條件而研制的一種雙向預(yù)應(yīng)力混凝土軌道板。目前，處于施工建設(shè)中的京沈、成貴、昌吉贛、商合杭等鐵路均采用CRTSⅢ型混凝土軌道板。2017年頒布實(shí)施的Q/CR 567—2017《高速鐵路CRTSⅢ板式無(wú)砟軌道先張法預(yù)應(yīng)力混凝土軌道板》[1]對(duì)CRTSⅢ型軌道板的平整度技術(shù)要求做出了規(guī)定，即軌道板四角承軌面水平允許偏差±1.0 mm，單側(cè)承軌面中央翹曲量不大于2.0 mm。

軌道板平整度的控制對(duì)軌道板后期鋪設(shè)精調(diào)有著至關(guān)重要的作用，軌道板平整度超差過(guò)大將導(dǎo)致精調(diào)時(shí)軌道高低調(diào)整量增大，使用的扣件調(diào)整件增多，對(duì)建設(shè)成本和施工進(jìn)度造成不利影響[2-5]。本文中通過(guò)對(duì)軌道板單側(cè)承軌面翹曲量典型曲線進(jìn)行分析，總結(jié)軌道板平整度變化規(guī)律，為軌道板生產(chǎn)過(guò)程中平整度控制提供數(shù)據(jù)支持。

1 混凝土配合比及性能指標(biāo)

根據(jù)Q/CR 567—2017技術(shù)要求設(shè)計(jì)軌道板混凝土配合比，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C60?；炷僚浜媳纫?jiàn)表1，混凝土拌和物及硬化混凝土性能技術(shù)要求與檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 混凝土配合比 kg/m3

表2 混凝土拌和物及硬化混凝土性能技術(shù)要求與檢測(cè)結(jié)果

2 軌道板養(yǎng)護(hù)制度

軌道板采用臺(tái)座法生產(chǎn)工藝，蒸汽養(yǎng)護(hù)。蒸汽養(yǎng)護(hù)分為靜置、升溫、恒溫和降溫4個(gè)階段，具體養(yǎng)護(hù)工藝：靜置3 h+升溫2 h+恒溫8 h+降溫2 h，恒溫養(yǎng)護(hù)溫度為37 ℃。

蒸汽養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，將脫模后的軌道板入水養(yǎng)護(hù)3 d，出水后再保濕養(yǎng)護(hù)7 d。測(cè)試前24 h將軌道板置于室內(nèi)存放，保證檢測(cè)時(shí)上下板面無(wú)溫度梯度。

3 試驗(yàn)檢測(cè)方法

CRTSⅢ型軌道板主要有P5600,P4925和P4853種板型，本文平整度檢測(cè)選用P5600型軌道板。軌道板平整放置且在起吊套管處用150 mm×150 mm×150 mm 的立方體木塊四點(diǎn)支撐。軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量檢測(cè)采用全站儀法。以軌道板四角承軌面為測(cè)試基點(diǎn)，以脫模時(shí)檢測(cè)的單側(cè)承軌面中央翹曲量作為分類依據(jù)將軌道板分為3類：Ⅰ類0～0.5 mm、Ⅱ類 0.5～1.0 mm、Ⅲ類1.0～2.0 mm。

4 檢測(cè)結(jié)果及分析

隨機(jī)抽取3類具有代表性的軌道板，對(duì)不同齡期時(shí)各承軌面翹曲量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，3類軌道板各承軌面翹曲量及相鄰承軌面翹曲量增長(zhǎng)率見(jiàn)表3。相鄰承軌面翹曲量增長(zhǎng)率計(jì)算公式為

e=(Ln+1-Ln)/Lmax×100

(1)

式中：e為相鄰承軌面翹曲量增長(zhǎng)率，%；Ln+1,Ln分別為相鄰2個(gè)承軌面的翹曲量，mm；Lmax為單側(cè)承軌面中央翹曲量，mm。

從表3可以看出：3類軌道板單側(cè)各承軌面翹曲量均呈中間大兩邊小的趨勢(shì)，經(jīng)計(jì)算得出Ⅰ-Ⅲ類軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量分別為0.5，0.7，1.1 mm。3類 軌道板在1號(hào)和2號(hào)、9號(hào)和8號(hào)承軌面翹曲量的增長(zhǎng)率遠(yuǎn)大于軌道板中部相鄰承軌面翹曲量的增長(zhǎng)率。

4.1 不同齡期軌道板單側(cè)各承軌面翹曲量

對(duì)3類軌道板1 d(脫模)，4 d(水養(yǎng)后)，14 d,28 d 和90 d齡期的單側(cè)各承軌面翹曲量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到不同齡期3類軌道板單側(cè)各承軌面翹曲量隨齡期的變化曲線，見(jiàn)圖1。

圖1 不同齡期3類軌道板單側(cè)各承軌面翹曲量隨齡期的變化曲線

可知：①隨齡期的增長(zhǎng)，3類軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量逐漸增大，與脫模時(shí)相比90 d齡期時(shí)中央翹曲量分別增長(zhǎng)了1.4，1.7，2.0 mm;②90 d齡期時(shí)Ⅰ類 軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量為1.9 mm，而Ⅱ,Ⅲ類軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量均已超過(guò)2 mm;③3類 軌道板單側(cè)各承軌面翹曲量的變化規(guī)律基本一致;④脫模時(shí)Ⅱ,Ⅲ類軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量超過(guò)0.5 mm，隨著齡期的增長(zhǎng)軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量超過(guò)2.0 mm的概率較大。

4.2 單側(cè)承軌面中央翹曲量、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度比與齡期的關(guān)系

在檢測(cè)軌道板平整度的同時(shí)，成型150 mm×150 mm×150 mm標(biāo)準(zhǔn)抗壓強(qiáng)度試件，分別測(cè)試混凝土1 d(脫模)，4 d(水養(yǎng)后)，14,28，90 d齡期抗壓強(qiáng)度，繪制軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度比與齡期的關(guān)系曲線，見(jiàn)圖2。

圖2 單側(cè)承軌面中央翹曲量、混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度比與齡期的關(guān)系曲線

由圖2可見(jiàn)，軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量和混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度比隨齡期變化規(guī)律基本相同。3類軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量從脫模至水養(yǎng)后增幅較大，增幅分別為100%，77.8%和90.1%，隨后增幅逐漸減小，齡期28～90 d單側(cè)承軌面中央翹曲量增幅分別為11.8%,8.3%和10.7%。水養(yǎng)結(jié)束后混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度比增長(zhǎng)23.4%，隨后設(shè)計(jì)強(qiáng)度比增長(zhǎng)幅度減小，90 d齡期時(shí)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度比較28 d時(shí)僅增長(zhǎng)4.8%。

5 Ⅲ類軌道板單側(cè)承軌面翹曲量調(diào)整措施

以P5600軌道板為研究對(duì)象，對(duì)Ⅲ類軌道板單側(cè)各承軌面翹曲量進(jìn)行調(diào)整，使脫模時(shí)軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量小于0.5 mm。脫模時(shí)單側(cè)各承軌面翹曲量變化曲線調(diào)整前后對(duì)比見(jiàn)圖3。

圖3 脫模時(shí)單側(cè)各承軌面翹曲量變化曲線調(diào)整前后對(duì)比

從圖3可以看出：在不采取措施時(shí)Ⅲ類軌道板脫模時(shí)單側(cè)承軌面中央翹曲量為1.1 mm，承軌面翹曲量變化見(jiàn)曲線A-B。調(diào)整措施1：根據(jù)實(shí)測(cè)值對(duì)四角承軌臺(tái)模具進(jìn)行改造，在不改變鉗口面尺寸的同時(shí)加大承軌面深度，生產(chǎn)制造的軌道板各承軌面翹曲量曲線A-B變?yōu)榍€A′-B′，此時(shí)可控制軌道板脫模時(shí)單側(cè)承軌面中央翹曲量在0.5 mm以內(nèi)。調(diào)整措施2：根據(jù)軌道板單側(cè)各承軌面翹曲量按一定系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后的軌道板各承軌面翹曲量曲線變?yōu)锳″-B″，滿足軌道板脫模單側(cè)承軌面中央翹曲量在0.5 mm以內(nèi)。

6 結(jié)論

1)根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)，軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量小于0.5 mm時(shí)，隨著后期養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)其超過(guò)

偏差限值的概率較小。

2)軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷增大，且各齡期翹曲量變化規(guī)律基本相同。

3)3類軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量從脫模至水養(yǎng)后增幅較大，隨后增幅逐漸減小。

4)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度比和軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量隨齡期的增長(zhǎng)規(guī)律基本相同。

5)采取相應(yīng)措施，改變Ⅲ類軌道板單側(cè)承軌面翹曲量曲線特征，可使軌道板單側(cè)中央翹曲量達(dá)到Ⅰ類軌道板的要求。