中铁十二局第三工程有限公司 山西太原 030024
本文结合中铁十二局郑徐客专九标内段CRTSIII型板式无砟轨施工，对自密实混凝土灌注施工工序及工艺进行阐述，通过足尺模拟试验对工艺自密实各项进行了优化改良，本线运用线外工艺性试验对自密实混凝土的性能进行研究，最终确定本线自密实混凝土
关键词：CRTSⅢ型板、自密实混凝土、材料性能、研究
0引言
CRTS III型板式无砟轨道结构是我国具有独立知识产权的轨道结构形式，位于轨道板与底座板之间的自密实混凝土层是结构的核心技术之一。自密实混凝土层是指混凝土只在自重的作用下，不能振捣，需克服钢筋网片、柔性土工布的阻碍，最大流动距离长达3m，完全密实填充满位于轨道板和底座板之间，尺寸约为5500mm×2500mm×90mm的封闭狭窄空腔，硬化形成的混凝土层。整个施工过程技术高、要求严、控制难，因此必须对自密实混凝土进行性能研究。
1.工艺性试验场地简介和混凝土原材料
为了能最全面的模拟CRTSⅢ型板式无砟轨道直线段与曲线段的施工工况，揭板场地足尺浇筑试验用底座板4块，其中直线2块，曲线2块，见图2-4-11所示。
工艺性试验于2014年9月26日开始，共进行七次灌注揭板试验，第一次灌注直线板2块，曲线板1块，第二次灌注直线板1块，曲线面1块，第三次直线板1块，曲线块1块，第四次灌注直线板曲线板1块，第五次灌注直线板2块，第六次灌注曲线板2块，第七次灌注直线板2块，曲线板2块，试验共灌注16块板，
3.1第1次工艺性试验
（1）1直线1#板自密实混凝土灌注
2014年9月26日开始第1次第1块工艺性试验，该板位于直线段，从中间灌注孔进行灌注，天气:晴天，气温:26℃；轨道板号：直线1#.施工配合比以及各材料用量见表2-4-5。
表2-4-5 第一次灌注直线1#自密实混凝土施工配合比
坍落扩展度测试 含气量测试
图 2-4-14 出浆口混凝土状态
（2）1直线2#板自密实混凝土灌注
第2块板位于直线段2#，从中间灌注孔进行灌注。直线2#.施工配合比以及各材料用量见表2-4-7。
表2-4-7 第一次灌注直线2#自密实混凝土施工配合比
图2-4-15 揭板情况图
（3）曲线1#板自密实混凝土灌注
第3块板位于曲线段，从中间灌注孔进行灌注。施工配合比以及各材料用量见表2-4-9
表2-4-9第一次灌注曲线1#自密实混凝土施工配合比
图2-4-16 揭板情况图
从上图可见，自密实混凝土层表面出现了明显大气泡，而且表层浮泡层聚集，粘结强度低，灌注质量不好。
（4）总结
三次工艺性试验得到的新拌自密实混凝土性能指标都满足规范要求；但扩展度控制在640mm左右时，揭板效果最好。
3.2第2次工艺性试验
在第一次工艺性试验的基础上，想验证第一次直1#得到的结果，调整减水剂和用水量，控制扩展度约为640mm.
（1）直线1#板自密实混凝土灌注
2014年10月13日进行了第4块工艺性试验，该板位于直线1#，从中间灌注孔进行灌注。天气:晴天，气温:24℃。施工配合比以及各材料用量见表2-4-11
表2-4-11 第二次灌注直线1#自密实混凝土施工配合比
图2-4-17 自密实混凝土在灌注口堵塞
（2）曲线2#板自密实混凝土灌注
根据曲线1#出现的情况，将粘度改性材料增加2公斤，减水剂增加1公斤，进行曲线2#进行灌注。施工配合比见表2-4-13
但依然灌注失败。
（3）总结
灌注失败，调整粘度改性剂用量，提高新拌混凝土之间的粘结性，没有解决问题。
3.3第3次工艺性试验
（1）直线1#板自密实混凝土灌注
2014年10月13日13:51进行了第三次灌注，第6块板。在第二次失败的基础上，对自密实混凝土的砂率进行调整，将粘度改性材料减少至33公斤。施工配合比见表2-4-15所示。气温:22℃。
表2-4-15 第三次直线1#板施工配合比
但是，灌注施工依然没有成功。
（3）总结
提高砂率，增大粘度改性剂用量都是为了提高混凝土的粘聚性，改善其流动的稳健性，但都没有成功
3.4第4次工艺性试验
2014年10月29日11:23第四次、第8块板灌注施工，该板为曲线1#。经过上两次失败，经过对比分析和讨论，最终确定为第二次、第三次所用粗骨料和第一次不同，而且从现场也发现，所采用的骨料粒型不好，见图2-4-18所示。第四次，更换了粒型较好的碎石骨料，见图2-4-19所示。
揭板效果发现，自密实混凝土灌注饱满、密实、表面平整，无离析、露骨及蜂窝现象，无松软发泡层及泌水现象，无贯穿气泡，表面无褶皱。表面无大于50cm2的气泡。面积6 cm2以上的气泡面积之和不超过板面积的2%。从四角排气口混凝土切割断面上可以看出切割面混凝土密实，无上下贯穿气泡，切割断面粗骨料分布均匀。
3.5第5次工艺性试验
在第四次成功的基础上，与2014年11月3日8:21第五次工艺性试验，共计灌注第9块板和第10块板，其中第9块为直线1#，第10块为直线2#。施工配合比均采用表2-4-5中的配合比。新拌混凝土性能指标与表2-3-23中的数据基本一致。灌注试件第9块为9min40s，第10块为8min11s
揭开轨道板后，自密实混凝土层表面状态见图2-4-20所示
图2-4-20第五次灌注施工自密实混凝土表面状态
从图2-4-20中可见，自密实混凝土灌注饱满、密实、表面平整，无离析、露骨及蜂窝现象，无松软发泡层及泌水现象，无贯穿气泡，表面无褶皱。表面无大于50cm2的气泡。面积6cm2以上的气泡面积之和不超过板面积的2%。
3.6第6次工艺性试验
在第五次灌注施工的基础上，与2014年11月7日9:51在中铁十二局郑徐客专一分部3#钢筋棚揭板试验基地进行第六次，第11块板和第12块板灌注施工，两块板位于曲线段1#和2#，目的是检验配合比2-4-5在曲线段上的灌注效果，并对配合比里面的减水剂和用水量进行了微调，曲线板1#用水量增大7公斤，减水剂建设2公斤；曲线板2#用水量减少5公斤，减水剂增加1公斤。控制扩展度在630~650mm，T50≤5s,。灌注时间都保持在9min30s左右，揭板效果发现，自密实混凝土表面状态并没有出现大的缺陷，与直线段状态基本保持一样。
3.7第7次工艺性试验
2014年11月15日07:53进行了第七次，第13、14、15、16块板工艺性试验，一次性灌注两直线与两曲线四块自密实混凝土施工，彻底模拟大规模施工工况。配合比依然采用2-4-5配合比，一次性搅拌6m3自密实混凝土，灌注前测试指标见表2-4-20所示
表2-4-20 第七次施工新拌自密实混凝土性能指标
从表中可见，在150min以内，新拌自密实混凝土的扩展度并没有发生明显的变化，这说明新拌自密实混凝土能满足3个小时的有效工作时间，为自密实混凝土的灌注施工，降低损耗提供较好的基础。
5.新拌自密实混凝土性能主控指标的确定
根据工艺性试验结果：自密实混凝土配合比主要组成成分比例基本上固定，在施工过程中，可以通过微调用水量和减水剂用量调整新拌自密实混凝土的性能，保证其主控性能扩展度为630~650mm，T50≤5s。
6.大规模过程中新拌自密实混凝土性能突变处理方法
在大规模施工过程中，新拌自密实混凝土性能通常会出现两种情况：
混凝土扩展度丧失快，短时间失去流动性能；
混凝土出现假凝现象，加再多的水也不会扩展开。
上面两种情况都是各种原材料之间不相容。第一种情况可能是减水剂与膨胀剂之间不相容，而第二中情况主要是砂子的影响。
表2-4-22 自密实混凝土不同原材料之间相容性试验一
针对新拌自密实混凝土出现的突发情况，可以采用水泥与减水剂相容性的试验方法（JGT1083-2008）来进行对比试验。由于生产自密实混凝土用的碎石一般都采用清洗过的碎石，其对新拌混凝土性能的影响不大，表2-4-22和表2-4-23设计了除碎石以外不同原材料之间相容性试验。通常对比试验，可以清晰的分析出发生性能突变的原因，（1）膨胀剂与水泥之间不相容，导致浆体流动性损失大、快；（2）砂子含泥量过大，也会导致浆体流动性变差。
7.结束语
通过工艺性试验研究，确定了自密实混凝土施工配合比的调整方法；提出了解决大规模施工过程中新拌自密实混凝土性能突变的方法。实际施工效果表明，轨道板与自密实混凝土之间粘结牢固，没有出现浮泡酥松层。保证自密式混凝土的施工质量。
论文作者:赵军超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第28期
论文发表时间:2018/3/1
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