張文波，凌海東，代龍江，倪碧波，崔德水，孫成曉

（1.中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司工程質(zhì)量監(jiān)督站，上海 200071；2.上鐵蕪湖軌道板有限公司，安徽 蕪湖 241012）

平整度是CRTSⅢ型軌道板外形尺寸重要控制指標(biāo)，軌道板平整度的控制對(duì)軌道板后期鋪設(shè)精調(diào)有至關(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)成本和施工監(jiān)督造成不利影響。通過(guò)對(duì)軌道板平整度長(zhǎng)期觀(guān)測(cè)可以發(fā)現(xiàn)：軌道板平整度在外部環(huán)境條件作用下會(huì)有所變化，但從變化趨勢(shì)來(lái)看，軌道板平整度發(fā)展是一個(gè)增長(zhǎng)的過(guò)程。研究表明：混凝土整體收縮對(duì)板預(yù)應(yīng)力施加前的初始變形影響較大。在一致收縮基礎(chǔ)上，板上下層混凝土梯度收縮將使板的變形進(jìn)一步增大，特別是承軌臺(tái)模板的約束作用造成軌道板上下層混凝土收縮變形差異，由此引起的板翹曲變形幅值所占比例較大。

目前軌道板平整度控制主要有兩種方式：①以減小軌道板養(yǎng)護(hù)中早期強(qiáng)度快速增長(zhǎng)階段收縮變形；②對(duì)模板進(jìn)行反拱處置，但兩種方式的最終目的是控制軌道板脫模時(shí)的平整度。本文以P5600型軌道板為研究對(duì)象，對(duì)比分析臺(tái)座法和流水機(jī)組法生產(chǎn)的軌道板平整度變化規(guī)律，并通過(guò)在混凝土內(nèi)部預(yù)埋應(yīng)變傳感器，測(cè)試軌道板在蒸養(yǎng)過(guò)程中的內(nèi)部收縮變化，分析過(guò)程補(bǔ)水措施對(duì)軌道板各部位內(nèi)部收縮應(yīng)變值變化規(guī)律的影響，同時(shí)對(duì)不同溫度條件下軌道板平整度測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，為軌道板生產(chǎn)過(guò)程中平整度的控制提供數(shù)據(jù)支持。

1 混凝土配合比及性能指標(biāo)

CRTSⅢ型軌道板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C60，性能滿(mǎn)足Q/CR567-2017技術(shù)要求。軌道板混凝土配合比見(jiàn)表1，混凝土拌合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。

混凝土配合比（kg/m3） 表1

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

2 試驗(yàn)方法

2.1 軌道板養(yǎng)護(hù)制度

軌道板采用臺(tái)座法和流水機(jī)組法2種生產(chǎn)工藝，均采用蒸汽養(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3h+升溫2h+恒溫15h+降溫2h，恒溫養(yǎng)護(hù)溫度為37℃。

2.2 應(yīng)變計(jì)布置圖

測(cè)點(diǎn)布置以每塊板1/4區(qū)域分上下兩層埋設(shè)6個(gè)傳感器。測(cè)點(diǎn)分為板端中部上、板端中部下、板角上、板角下、板中上、板中下6個(gè)位置。測(cè)試設(shè)備采用基康儀器有限公司BGK-MICRO-40型自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集儀，該儀器具備40個(gè)測(cè)量通道，可同時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部應(yīng)變及溫度。

圖1 應(yīng)變計(jì)及其安裝圖

2.3 平整度測(cè)試方法

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。

3 結(jié)果與討論

3.1 軌道板平整度發(fā)展規(guī)律

臺(tái)座法是目前軌道板生產(chǎn)的主要生產(chǎn)工藝，臺(tái)座法采用“矩陣單元法”生產(chǎn)，每個(gè)張拉臺(tái)座內(nèi)設(shè)置8套（2×4）模板；流水機(jī)組法是在臺(tái)座法基礎(chǔ)上降低建廠(chǎng)費(fèi)用，提高生產(chǎn)效率而開(kāi)發(fā)的新型生產(chǎn)工藝，流水機(jī)組法采用單根張拉系統(tǒng)，保證每根預(yù)應(yīng)力筋張拉力滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)作業(yè)更加精細(xì)。選取臺(tái)座法和流水機(jī)組法生產(chǎn)的P5600型軌道板各1塊，分別測(cè) 試 1d、7d、28d、56d、90d、130d、150d和180d的軌道板平整度，分析兩種生產(chǎn)工藝對(duì)軌道板平整度的影響。

圖2 軌道板平整度隨齡期變化曲線(xiàn)

從圖2軌道板平整度隨齡期變化曲線(xiàn)上來(lái)看，兩種生產(chǎn)工藝生產(chǎn)的軌道板平整度均隨存放齡期的延長(zhǎng)而逐漸增大，但從平整度數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)看，流水機(jī)組法生產(chǎn)的軌道板平整度優(yōu)于臺(tái)座法。脫模時(shí)軌道板平整度臺(tái)座法和流水機(jī)組法分別為0.7mm和0.4mm，存放28d時(shí)平整度增大至1.3mm和0.8mm，滿(mǎn)足平整度標(biāo)準(zhǔn)要求。從軌道板平整度增長(zhǎng)幅度來(lái)看，自脫模至養(yǎng)護(hù)至56d平整度增長(zhǎng)幅度較大，齡期56d后軌道板平整度增長(zhǎng)幅度減小。由于流水機(jī)組法生產(chǎn)軌道板采用“半開(kāi)式”模具，模具整體性?xún)?yōu)于臺(tái)座法的“拆分式”模具，并且流水機(jī)組法模具底模采用預(yù)應(yīng)力鋼棒張拉，可對(duì)模具底板起到預(yù)設(shè)“反拱”的作用，且能通過(guò)下層預(yù)應(yīng)力鋼棒力值調(diào)整為后期變形控制提供條件，有利于軌道板長(zhǎng)期平整度控制。

3.2 軌道板過(guò)程補(bǔ)水措施收縮應(yīng)變分析

研究表明：灑水養(yǎng)護(hù)是減小混凝土早期收縮的常用措施。為明確混凝土養(yǎng)護(hù)過(guò)程中灑水對(duì)軌道板平面度的影響，在上鐵蕪湖軌道板有限公司臺(tái)座法生產(chǎn)車(chē)間，以P5600軌道板為研究對(duì)象，在保證其他條件相同情況下，對(duì)混凝土表面初凝1次灑水和不灑水進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，并檢測(cè)軌道板不同部位的混凝土收縮應(yīng)變。

圖3 臺(tái)座法軌道板養(yǎng)護(hù)階段應(yīng)變曲線(xiàn)

圖4 過(guò)程補(bǔ)水軌道板養(yǎng)護(hù)階段應(yīng)變曲線(xiàn)

由測(cè)試結(jié)果可知：

①軌道板中部由于受到周邊約束，板頂和板底混凝土縱向應(yīng)變相當(dāng)，是否灑水對(duì)軌道板中部混凝土硬化過(guò)程中收縮影響亦不明顯，混凝土應(yīng)變均為10με左右；

②軌道板對(duì)角線(xiàn)1/4處不灑水和灑水時(shí)頂、底面混凝土分別為27.1με、92.2με 和 12.9με 、10.4με，采取一次灑水措施，板頂收縮率減小52.4%，板底減小88.7%；

③軌道板板角不灑水和灑水時(shí)頂、底面的混凝土應(yīng)變分別為 50.2με、60.8με 和 17.3με、42.3με，采取一次灑水措施后，板頂收縮率減小65.5%，板底減小30.4%。

養(yǎng)護(hù)過(guò)程灑水可以有效減小軌道板混凝土早期收縮，從而減小由于擋肩約束導(dǎo)致的早期變形。

圖5 臺(tái)座法和過(guò)程補(bǔ)水軌道板平整度變化曲線(xiàn)

從圖5數(shù)據(jù)可以看出，在軌道板混凝土初凝階段增加補(bǔ)水措施后，軌道板平整度得到有效控制。脫模時(shí)增加補(bǔ)水措施的軌道板較基準(zhǔn)軌道板降低0.3mm，存放28d時(shí)較基準(zhǔn)軌道板平整度降低0.5mm，滿(mǎn)足平整度標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.3 溫度梯度對(duì)軌道板平整度的影響

本次試驗(yàn)主要研究軌道板在自由狀態(tài)下測(cè)試環(huán)境溫度變化影響軌道板翹曲變形的規(guī)律影響，通過(guò)溫度與軌道板翹曲變形的規(guī)律，制定相應(yīng)控制措施以期達(dá)到改善軌道板平整度的超標(biāo)情況。試驗(yàn)選取臺(tái)座法和流水機(jī)組法生產(chǎn)的軌道板各1塊，在早、中、晚期間各測(cè)試1次軌道板平整度，并對(duì)板底和板面溫度進(jìn)行測(cè)試，平整度測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 不同溫度梯度下軌道板平整度測(cè)試結(jié)果

檢測(cè)時(shí)對(duì)軌道板板面溫度和板底溫度進(jìn)行測(cè)量，早、中、晚板面和板底溫度分 別 為 24.7℃ 和 23.6℃ 、36.9℃ 和29.4℃、37.2℃和33.7℃，溫度梯度分別為1.1℃、7.5℃和3.5℃。從臺(tái)座法生產(chǎn)的軌道板各個(gè)時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)的軌道板平整度數(shù)據(jù)上來(lái)看，影響軌道板翹曲變化量的主要因素是軌道板板面、板底間溫差大小，板面與板底溫差越大，軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量越大。軌道板平整度的變化與周邊環(huán)境溫度變化有關(guān)，平整度的變化并不是一個(gè)不可逆過(guò)程。因此，對(duì)于檢測(cè)軌道板平整度的環(huán)境溫度對(duì)保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性具有重要意義。

4 結(jié)論

①軌道板平整度均隨存放齡期的延長(zhǎng)而逐漸增大，但從平整度數(shù)據(jù)對(duì)比來(lái)看，流水機(jī)組法生產(chǎn)的軌道板平整度優(yōu)于臺(tái)座法。

②養(yǎng)護(hù)過(guò)程灑水可以有效減小軌道板混凝土早期收縮，從而減小由于擋肩約束導(dǎo)致的早期變形。脫模時(shí)增加補(bǔ)水措施的軌道板較基準(zhǔn)軌道板降低0.3mm，存放28d時(shí)較基準(zhǔn)軌道板平整度降低0.5mm。

③影響軌道板翹曲變化量的主要因素是軌道板板面、板底間溫差大小，板面與板底溫差越大，軌道板單側(cè)承軌面中央翹曲量越大。軌道板平整度的變化與周邊環(huán)境溫度變化有關(guān)，平整度的變化并不是一個(gè)不可逆過(guò)程。