双块式无砟轨道道床裂缝成因分析.doc

双块式无砟轨道道床裂缝成因分析 裂缝产生的原因可分为两类：一是结构型裂缝，是由外荷载引起的，包括常规结构计算中的主要应力以及其他的结构次应力造成的受力裂缝；二是材料型裂缝，是由非受力变形变化引起的，主要是由温度应力和混凝土的收缩引起的。 　　1 温度裂缝 　　温度裂缝产生主要原因是由温差造成的。温差可分为以下三种：水化热引起的混凝土内外温差、结构整体的温度升降差、结构从上表面至下的温度递度。 　　（1）水化热引起内外温差 　　混凝土浇注初期，水泥水化过程产生大量的水化热，并且其大部分热量是在3天以内放出，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外环境温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝。 　　这种温度差可以达到20℃以上，德国雷达轨道在设计时是取了25℃的温度差。所以初期混凝土内外应变差可达0．25‰，在长期的使用过程中考虑到混凝土的徐变影响，这种应变仍然存在着近初始应变的1/2。 　　（2）整体温度升降差 　　混凝土结构在随季节性变化和日照的循环变化下，结构整体发生均匀的温度升降变化，从而使混凝土结构发生伸缩。这种伸缩在没有纵向约束或约束很小时，产生的温度力可以不考虑，但由于无碴轨道混凝土结构纵向受到很多的约束，使混凝土结构越长引起的温度应力越大，可导致混凝土出现贯通裂缝。 　　无碴轨道混凝土结构在一个日照的循环下，结构的整体温差在炎热的夏季可以达到25~30℃。在随季节性变化的年温度周期性变化中，混凝土温度最高与最低时的温度差可达50~70℃。 　　（3）温度递度 　　混凝土结构在太阳照射下，其上表面温度高，下表面温度低，由于混凝土的热传导性能差使轨道板在沿高度方向上存在温度递度。温度递度会导致轨道结构发生翘曲和表面出现横向裂纹。 　　在重庆北碚的一次测量中，19cm厚的轨道板在当地最高气温为38℃时，上下表面的温差达到了15℃，变化规律近似为指数函数曲线变化。 　　2 混凝土收缩引起裂缝 　　混凝土的收缩类型有很多种，其中引起混凝土开裂的主要包括干燥收缩和塑性收缩。 　　（1）干燥收缩 　　干燥收缩是指混凝土硬化后，在干燥或外界温度很高的环境下，混凝土内部的水分不断向外散失，引起混凝土由外向内的干缩变形裂缝。 　　（2）塑性收缩 　　塑性收缩是指混凝土浇注后仍处于塑性状态时，由于表面水分蒸发过快而产生的裂缝，这类裂缝多在表面出现，形状不规则、长短宽窄不一、呈龟裂状，深度一般不超过50mm。但当轨道板是高度很小的薄板结构时，如果混凝土中掺有含泥量大的粉砂则可能被穿透。产生的原因主要是混凝土浇注后3~4小时左右表面没有被覆盖，轨道结构在炎热或大风天气混凝土表面水分蒸发过快，或者是被基础、模板吸水过快，以及混凝土本身的水化热高等原因造成混凝土产生急剧收缩，此时混凝土强度趋近于零，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。 　　从混凝土中蒸发和吸收水分的速度越快，塑性收缩裂缝越易产生。而商品混凝土由于为了满足可泵性、流动性，混凝土的塌落度和砂率比普通混凝土大很多，再加上夏季施工中及大体积混凝土中掺加缓凝剂，其缓凝时间达10小时左右，导致混凝土初凝时环境温度处于最高状态，表面失水严重，出现裂纹。 　　3 钢轨的伸长引起裂缝 　　双块式和长枕埋入式无碴轨道施工时一般是先将钢轨、双块式轨枕或长轨枕精确定位和扣件拧紧，然后再浇注混凝土。当白天太阳直射外界温度比较高时，钢轨的温度发生急剧升高，钢轨伸长，这时由于混凝土正处于初凝状态混凝土强度趋近于零，不能抵抗这种变形应力而导致开裂。 　　4 混凝土骨料塑性沉落引起的裂缝 　　混凝土在浇注时，由于振动棒和重力的作用，骨料下沉、水泥浆上升，这种沉落直到混凝土硬化时方停止。当这种塑性沉落受到模板、钢筋及预埋件的抑制（或者模板沉陷、移动时）就会出现裂缝。这种裂缝大多出现在混凝土浇注后半小时至3小时之间，混凝土尚处在塑性状态，混凝土表面富余水消失时立即产生，沿着轨道板上面钢筋的走向出现。其主要原因是混凝土塌落度大、沉陷过高所致，另外在施工过程中如果模板绑扎的不好、模板沉陷、移动时也会出现此类裂缝。 1 / 1 1 / 1