伍 承 志

(中國電力建設(shè)集團(tuán)水利水電第七工程有限公司，四川 成都 611730)

1 概 述

目前，CRTSⅢ型無砟軌道軌道板在國內(nèi)已擁有較為成熟的生產(chǎn)技術(shù)，但將其在所承建的國外高鐵工程推廣還是第一次。國內(nèi)的軌道板制造經(jīng)過一系列生產(chǎn)試驗(yàn)與調(diào)試已經(jīng)能夠根據(jù)不同的原材料、采用不同的配合比和施工工藝解決軌道板側(cè)面氣泡產(chǎn)生的問題。由中國水利水電第七工程局有限公司承建的印尼雅萬高鐵項(xiàng)目將國內(nèi)CRTSⅢ型無砟軌道軌道板生產(chǎn)技術(shù)引進(jìn)到其生產(chǎn)過程時(shí)，因原材料及設(shè)備等原因存在較為嚴(yán)重的軌道板側(cè)面氣泡產(chǎn)生的問題。從原材料、混凝土配合比及施工工藝幾個(gè)方面進(jìn)行了分析和研究，最終提出了消除軌道板側(cè)面氣泡產(chǎn)生的方法。

2 氣泡產(chǎn)生的主要原因

雅萬高鐵軌道板場初期經(jīng)試生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)軌道板底面較為光滑，側(cè)面存在不同程度的大量氣泡。在經(jīng)過短期軌道板生產(chǎn)調(diào)整和數(shù)據(jù)收集后綜合分析得知產(chǎn)生氣泡的主要原因?yàn)榛炷猎牧?、混凝土配合比和施工工藝三個(gè)方面。

2.1 原材料影響因素

(1)細(xì)骨料。按照《 CRTSⅢ型板式無砟軌道鋼筋混凝土軌道板技術(shù)條件》JBHSR-1-RT- MAL-01中對細(xì)骨料的要求，級配合理的天然中粗河砂中的含泥量按質(zhì)量計(jì)不大于1.5%。其他技術(shù)要求應(yīng)符合《雅加達(dá)至萬隆高速鐵路橋隧與路基結(jié)構(gòu)高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》TJ/GW 158-2018的規(guī)定。而在國內(nèi)，河砂來自全國各地，廠家供應(yīng)的河砂較為豐富，各種細(xì)度模數(shù)、各種含泥量和雜質(zhì)的砂均有，必須嚴(yán)格把控砂的入場檢測。而印尼本地的砂大多數(shù)來自加里曼丹的河砂，其主要為中砂，雜質(zhì)較少，含泥量少，但存在部分河砂在裝卸過程中處理不當(dāng)造成二次污染的情況，導(dǎo)致砂中含泥量超標(biāo)，不能滿足相關(guān)技術(shù)要求，導(dǎo)致混凝土中的含氣量上升，側(cè)面直徑2 mm左右的氣孔較多。

(2)粗骨料。按照《 CRTSⅢ型板式無砟軌道鋼筋混凝土軌道板技術(shù)條件》JBHSR-1-RT-MAL-01中對粗骨料的要求，應(yīng)采用二級或多級單粒級碎石，且各級粗骨料應(yīng)分級儲存、分級運(yùn)輸、分級計(jì)量，最大粒徑為20 mm，含泥量按質(zhì)量計(jì)不大于 0.5%，其他技術(shù)要求應(yīng)符合《雅加達(dá)至萬隆高速鐵路橋隧與路基結(jié)構(gòu)高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》TJ/GW 158-2018中的規(guī)定。在國內(nèi)，因粗骨料的供貨商較多，可供選擇的廠商范圍廣，對于供給差質(zhì)量粗骨料的廠商可以直接棄用。而該項(xiàng)目板場的粗骨料采用二級級配，粒徑5～10 mm和10～20 mm的比例分別為3∶7和2∶8，均符合《雅加達(dá)至萬隆高速鐵路橋隧與路基結(jié)構(gòu)高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》TJ/GW 158-2018的規(guī)定。由于粒徑5～10 mm骨料中針片狀的骨料偏多，石粉含量也存在超標(biāo)現(xiàn)象，很容易導(dǎo)致混凝土整體含氣量上升，繼而導(dǎo)致側(cè)面直徑2 mm左右的氣孔較多。

(3)水泥。應(yīng)選用硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級不應(yīng)低于 42.5 級，且不應(yīng)使用早強(qiáng)型水泥，水泥堿含量不應(yīng)大于 0.6%，其他技術(shù)要求應(yīng)符合《雅加達(dá)至萬隆高速鐵路橋隧與路基結(jié)構(gòu)高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》TJ/GW 158-2018的規(guī)定。印尼本地OPC水泥大部分為硅酸鹽水泥，檢測過程中發(fā)現(xiàn)水泥堿含量和比表面積不穩(wěn)定，且部分水泥堿含量和比表面積可以達(dá)到規(guī)范要求值的上限值。經(jīng)多次對比分析得知：不同比表面積的水泥對軌道板側(cè)面氣泡的產(chǎn)生有一定影響，在其他指標(biāo)不變的情況下，采用比表面積較高的水泥生產(chǎn)出的板含氣量高，側(cè)面直徑5 mm左右的氣泡增加明顯。

(4)其他原材料。國內(nèi)采用的礦粉等級分為S75、S95和S105三個(gè)等級，在滿足經(jīng)濟(jì)可行性的條件下可以選擇等級較高的礦渣粉。而該項(xiàng)目采用的礦粉等級屬于印尼標(biāo)準(zhǔn)S100，且其各項(xiàng)指標(biāo)均滿足S75的相關(guān)要求，符合技術(shù)規(guī)范要求，可選擇范圍較少且經(jīng)試生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)該礦粉對混凝土氣泡產(chǎn)生的影響較少[1]。該項(xiàng)目主要通過對減水劑進(jìn)行調(diào)整來解決混凝土含氣量問題。試生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，所采用的聚羧酸早強(qiáng)減水劑對儲存要求較高，將其儲存于鐵桶或太陽直射的塑料桶中將導(dǎo)致減水劑的減水率和混凝土含氣量增加、側(cè)面氣泡增多。

2.2 混凝土配合比影響因素

按照《CRTSⅢ型板式無砟軌道鋼筋混凝土軌道板技術(shù)條件》JBHSR-1-RT-MAL-01中對混凝土配合比的要求，混凝土配合比應(yīng)通過試驗(yàn)確定，混凝土膠凝材料的用量不應(yīng)大于480 kg/m3，水膠比為0.35，由不同原材料帶入混凝土內(nèi)的堿含量應(yīng)符合該標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 施工工藝影響因素

首先，該項(xiàng)目使用的混凝土要求其脫模強(qiáng)度不低于40 MPa，故混凝土設(shè)計(jì)的初凝時(shí)間較短。如果施工過程攪拌時(shí)間或待料時(shí)間超過15 min，容易在軌道板側(cè)面產(chǎn)生直徑10 mm左右的大氣泡。其次，振搗時(shí)間的長短對側(cè)模的氣泡也有較大影響，在設(shè)計(jì)坍落度范圍內(nèi)一定程度的延長高頻振搗時(shí)間有助于側(cè)面氣泡的排出，但不能過振，否則會(huì)導(dǎo)致表面浮漿嚴(yán)重。最后，模板的清理、脫模劑的質(zhì)量和涂刷時(shí)的均勻性也會(huì)影響到軌道板側(cè)面氣泡的產(chǎn)生。

3 解決措施

3.1 對原材料進(jìn)場進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量把控

(1)粗細(xì)骨料進(jìn)場初期，根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范對粗細(xì)骨料進(jìn)行檢測，其石粉含量和砂的含泥量均處于設(shè)計(jì)要求的上限，期間出現(xiàn)的混凝土含氣量超過4%，不滿足《雅加達(dá)至萬隆高速鐵路橋隧與路基結(jié)構(gòu)高性能混凝土?xí)盒屑夹g(shù)條件》TJ/GW 158-2018的要求，對應(yīng)生產(chǎn)的軌道板出現(xiàn)直徑為0～3 mm的微小孔較多，含氣量超過4%的情況見圖1。因此，試驗(yàn)室派專人到骨料生產(chǎn)廠家實(shí)地走訪和監(jiān)督，保證了骨料的水洗質(zhì)量，嚴(yán)格控制進(jìn)場的骨料質(zhì)量，從而有效地減少了直徑為0～3 mm微小氣孔產(chǎn)生的問題。含氣量小于4%的情況見圖2。

圖1 含氣量超過4%的情況

(2)相對于國內(nèi)OPC水泥的相關(guān)技術(shù)規(guī)范以及材料檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)：印尼本地水泥的堿含量指標(biāo)不穩(wěn)定。生產(chǎn)過程對比發(fā)現(xiàn)堿含量偏高、比表面積偏大的水泥其早期強(qiáng)度會(huì)較普通水泥高，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致軌道板側(cè)面氣泡產(chǎn)生更多。對此，試驗(yàn)室采取有效措施，嚴(yán)格控制水泥廠家的堿含量指標(biāo)，并選擇水泥各項(xiàng)性能指標(biāo)較為穩(wěn)定且堿含量較少的廠家。水泥入場時(shí)，嚴(yán)格進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的檢測，對比表面積超過技術(shù)條件要求的堅(jiān)決實(shí)施退貨處理。對于比表面積較大的，要求廠家后期改進(jìn)生產(chǎn)工藝以使其所生產(chǎn)的水泥比表面積在滿足各項(xiàng)指標(biāo)的同時(shí)具有較小的比表面積。經(jīng)過對水泥各項(xiàng)性能指標(biāo)的調(diào)整及穩(wěn)定后，其側(cè)面直徑5 mm左右氣泡的產(chǎn)生明顯減少。

(3)該項(xiàng)目初期使用的減水劑存在臨時(shí)存于鐵桶的現(xiàn)象和存放位置溫度偏高等問題均導(dǎo)致減水劑變質(zhì)，減水劑中的消泡失去作用，減水劑本身減水率下降，這一系列問題導(dǎo)致混凝土含氣量上升，和易性變差。為解決上述問題，將現(xiàn)有減水劑用于臨建或作廢處理，并建議專門設(shè)置減水劑存放區(qū)域以解決印尼氣溫較高的問題。經(jīng)過以上調(diào)整，在后期混凝土生產(chǎn)過程中，減水劑的各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求并較為穩(wěn)定，混凝土中的含氣量和和易性等指標(biāo)均較為穩(wěn)定，軌道板側(cè)面氣泡的產(chǎn)生有明顯改善[2]。

3.2 調(diào)整混凝土配合比

該項(xiàng)目初始配合比膠材用量為478 kg/m3，水膠比為 0.3。經(jīng)過前期試生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)：混凝土拆模及28 d強(qiáng)度均有較高富余，但混凝土較黏稠，軌道板側(cè)面直徑為3～5 mm的氣泡不易排出。經(jīng)對混凝土配合比情況進(jìn)行分析且后續(xù)對混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，將配合比膠材用量調(diào)整為448 kg/m3，水膠比為 0.315，減水劑摻量由之前的1.45%降低到1.25%，通過對比分析，采用2∶8的粗骨料比例使混凝土含氣量降低。觀察發(fā)現(xiàn)：混凝土的黏性有明顯的降低?；炷僚浜媳鹊脑O(shè)計(jì)坍落度亦根據(jù)更新后的《CRTSⅢ型板式無砟軌道鋼筋混凝土軌道板技術(shù)條件》JBHSR-1-RT-MAL-01中坍落度由不超過100 mm調(diào)整為不超過120 mm。通過以上配合比的調(diào)整，軌道板側(cè)面直徑3～5 mm的氣泡明顯減少，混凝土和易性改善明顯[3]。

3.3 調(diào)整施工工藝

3.3.1 軌道板模具的清理

無論是國內(nèi)還是國外項(xiàng)目，軌道板的模具均為連續(xù)重復(fù)使用，起板之后模具上會(huì)留有之前的殘?jiān)蛭蹪n，而這些殘?jiān)臀蹪n將導(dǎo)致產(chǎn)品表面的混凝土掉落而形成麻面和蜂窩現(xiàn)象。軌道板生產(chǎn)初期，由于當(dāng)?shù)貑T工對此工作的不熟悉和不重視，在清理模具過程中未能將模具清理干凈，導(dǎo)致部分軌道板側(cè)面拆模時(shí)混凝土表面形成麻面和蜂窩現(xiàn)象。經(jīng)過對國內(nèi)相關(guān)施工工藝學(xué)習(xí)后，當(dāng)?shù)貑T工在生產(chǎn)過程中由技術(shù)部派人現(xiàn)場指導(dǎo)，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，模板清理時(shí)將其表面和端模中殘留的殘?jiān)臀蹪n清理干凈，然后采用角磨機(jī)將模板各表面打磨清理干凈，并用氣槍吹掉產(chǎn)生的混凝土殘?jiān)透m[4]，最終有效地解決了軌道板側(cè)面混凝土形成麻面和蜂窩的問題。

3.3.2 脫模劑的質(zhì)量與涂刷均勻性

嚴(yán)格把控進(jìn)場脫模劑質(zhì)量。通過對不同廠家的產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場對比試驗(yàn)，選定質(zhì)量最為穩(wěn)定的廠家并通過對該廠家脫模劑比例進(jìn)行調(diào)試，最終選擇軌道板試生產(chǎn)過程中現(xiàn)場效果最好的脫模劑比例，確保了進(jìn)場產(chǎn)品質(zhì)量合格。該項(xiàng)目前期采用涂刷和噴涂兩種方式進(jìn)行對比試驗(yàn)，最終確定均勻的噴涂能有效地減少混凝土麻面和蜂窩現(xiàn)象，減少小氣泡的產(chǎn)生。軌道板生產(chǎn)初期，由于各工序銜接不緊密，脫模劑噴涂之后到混凝土開始澆筑的間隔時(shí)間過長，導(dǎo)致部分軌道板側(cè)面氣泡未能有效排出而產(chǎn)生麻面現(xiàn)象。經(jīng)過對施工過程中的各工序進(jìn)行有效調(diào)整，最終將脫模劑噴涂的時(shí)間控制在澆筑前4 h以內(nèi)，從而有效保證了噴涂質(zhì)量，解決了氣泡和麻面問題。

3.3.3 調(diào)整混凝土振搗工藝

該項(xiàng)目采用附著式高頻振動(dòng)器，8臺振動(dòng)器同時(shí)工作，分三層布料。施工初期，采用廠家建議的振動(dòng)頻率，每層均采用低頻20 s、高頻40 s、低頻30 s的方式振動(dòng)，振動(dòng)頻率為70/90/70，但生產(chǎn)出的軌道板側(cè)面氣泡較多。于是，在廠家以及國內(nèi)具有相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)的人員共同指導(dǎo)下，在原材料以及混凝土配合比各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)不變的情況下，現(xiàn)場通過調(diào)整各振動(dòng)頻率和振動(dòng)時(shí)間并進(jìn)行了一系列對比試驗(yàn)。試驗(yàn)調(diào)整過程中發(fā)現(xiàn)：振動(dòng)時(shí)間和頻率并不是越大越好。如果在此基礎(chǔ)上再增加振動(dòng)的時(shí)間，將會(huì)影響功效并出現(xiàn)過振現(xiàn)象。最終確定了延長單層振動(dòng)時(shí)間至低頻20 s、高頻120 s、低頻10 s，振動(dòng)頻率也調(diào)整到90/115/90高頻振動(dòng)，采用這種施工工藝其側(cè)面氣泡明顯減少[5]。

該項(xiàng)目在對軌道板生產(chǎn)采取以上各項(xiàng)措施前，試生產(chǎn)出的軌道板側(cè)面氣泡較多，未調(diào)整之前生產(chǎn)的軌道板見圖3。經(jīng)過以上各項(xiàng)措施的有效實(shí)施，試生產(chǎn)出的軌道板側(cè)面氣泡較多的問題得到有效解決，調(diào)整之后生產(chǎn)的軌道板效果見圖4。

圖3 未調(diào)整之前生產(chǎn)的軌道板

圖4 調(diào)整之后生產(chǎn)的軌道板

4 結(jié) 語

項(xiàng)目部技術(shù)人員經(jīng)過對國內(nèi)資料進(jìn)行學(xué)習(xí)以及現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)踐，討論并研究了現(xiàn)場軌道板氣泡產(chǎn)生的原因，通過對現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析、討論及總結(jié)，控制了原材料的質(zhì)量，調(diào)整了配合比以達(dá)到更好的和易性，最終采取調(diào)整現(xiàn)場施工工藝等措施，有效地解決了軌道板側(cè)面氣泡產(chǎn)生的問題，外觀質(zhì)量明顯改善。

鑒于生產(chǎn)軌道板的尺寸和生產(chǎn)模具均已設(shè)計(jì)好而無法通過調(diào)整側(cè)模角度來解決軌道板側(cè)面氣泡產(chǎn)生的問題，希望未來能會(huì)同軌道板設(shè)計(jì)專家和模具生產(chǎn)廠家一起研究并對比此方式的可行性。由于國外工程原材料以及現(xiàn)場生產(chǎn)條件的改變，需要對其對應(yīng)做出調(diào)整，方能使我國無砟軌道軌道板的生產(chǎn)技術(shù)在海外推廣，進(jìn)而為“一帶一路”在海外的發(fā)展提供持續(xù)支持。