徐書飛，何曉斌，種連紅，舒磊，王充，曾曉輝，楊兵忠

（1.中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230012；2.京唐城際鐵路有限公司，河北 唐山063000；3.京濱城際鐵路有限公司，天津 300457；4.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075）

0 前言

CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道在我國(guó)高鐵建設(shè)中被推廣應(yīng)用，而自密實(shí)混凝土填充層灌注作為其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)得以廣泛研究[1]。近年來(lái)，地下交通也開始使用自密實(shí)混凝土填充層軌道。國(guó)內(nèi)自密實(shí)混凝土灌注流程大多還是先由攪拌站生產(chǎn)自密實(shí)混凝土，再由攪拌罐車送到施工現(xiàn)場(chǎng)，將自密實(shí)混凝土裝入自密實(shí)中轉(zhuǎn)料斗中，通過(guò)龍門吊等設(shè)備運(yùn)送到待灌注的軌道板處。自密實(shí)混凝土從生產(chǎn)到灌注完成時(shí)間不宜超過(guò)120min，超出后其流動(dòng)性可能發(fā)生較大損失。而高鐵、地鐵施工環(huán)境復(fù)雜，特別是在高架橋和長(zhǎng)大隧道路段，混凝土攪拌車到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)將材料轉(zhuǎn)運(yùn)至料斗再到待灌注軌道板的時(shí)間常超出適宜灌注時(shí)間，造成混凝土離析分層，失去灌注條件[2]。

目前，國(guó)內(nèi)自密實(shí)混凝土方面的研究集中在混凝土性能方向，通過(guò)加入不同的外加劑來(lái)改善自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性、和易性等[3]，而針對(duì)專門的防離析、防沉淀的灌注設(shè)備的研究基本屬于空白。

1 研究目的

本研究依托雄安至大興機(jī)場(chǎng)快線工程現(xiàn)場(chǎng)工藝性揭板試驗(yàn)，采用新研發(fā)自密實(shí)混凝土中轉(zhuǎn)料斗，該料斗自帶攪拌功能，能控制攪拌葉片轉(zhuǎn)速，且下料口自帶流量監(jiān)測(cè)和控制裝置，能遠(yuǎn)程控制下料速度，監(jiān)控灌板過(guò)程中軌道板上浮量與位移量。此舉旨在使自密實(shí)混凝土在長(zhǎng)時(shí)間（超過(guò)2h）運(yùn)輸過(guò)程中性狀不發(fā)生改變，保持流動(dòng)性，減少成本。

2 工程概況

快線工程項(xiàng)目全長(zhǎng)約86千米。中鐵四局三標(biāo)段起訖里程為YK71+900-K103+000，全段設(shè)計(jì)CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道長(zhǎng)度約31.1Km，其中地下段約9.87Km，高架段約21.2Km。Ⅲ型板共計(jì)12934塊，主要為P3710、P4305、P4856、P4925-1、P4925-2、P5600等類型。無(wú)砟軌道底座板及自密實(shí)混凝土約5.2萬(wàn)m3，軌道板混凝土約3.5萬(wàn)m3，鋼筋約15200t。

3 揭板試驗(yàn)

工程于正式施工前先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工藝性揭板試驗(yàn)，設(shè)置2塊直線板和2塊曲線板，以驗(yàn)證自密實(shí)混凝土配合比。本次試驗(yàn)則主要驗(yàn)證新開發(fā)的防離析、防沉淀、自帶動(dòng)力和流量控制的自密實(shí)混凝土中轉(zhuǎn)設(shè)備的性能。

3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本次試驗(yàn)流程為前期驗(yàn)證自密實(shí)混凝土配合比，成功灌板后揭板，自密實(shí)混凝土層無(wú)工藝性氣泡、浮漿層，斷面切塊骨料分布均勻。自密實(shí)配合比確定后，測(cè)定自密實(shí)混凝土出機(jī)時(shí)T500時(shí)間及擴(kuò)展度，由混凝土攪拌車運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，將混凝土轉(zhuǎn)移至中轉(zhuǎn)料斗中，慢速攪拌1h、2h、3h后，測(cè)定其T500時(shí)間及擴(kuò)展度，判斷自密實(shí)混凝土的損失，再根據(jù)之后的揭板對(duì)比，驗(yàn)證新的中轉(zhuǎn)料斗的實(shí)用性。

3.1.1 原材料

試驗(yàn)用水泥為冀東水泥廠的P.O42.5普通硅酸鹽水泥；粉煤灰為山東華能德州電力的I級(jí)粉煤灰；礦粉為唐山瑞豐鋼鐵集團(tuán)有限公司的S95級(jí)礦粉；粘改劑為安徽中鐵公司的ZTVM-1粘改劑；膨脹劑為安徽中鐵公司的TP-1膨脹劑；砂為淶水京淶建材有限公司的河砂，細(xì)度模數(shù)2.3，含泥量1%；碎石為5～10mm、10～16mm二級(jí)配碎石，淶水京淶建材有限公司提供；減水劑為安徽中鐵的聚羧酸高性能減水劑。

3.1.2 自密實(shí)混凝土配比

配合比見表1。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證初始配合比發(fā)現(xiàn)，混凝土流動(dòng)性較大，包裹性較差，擴(kuò)展度達(dá)到690，有離析現(xiàn)象。隨后降低用水量，增加粘改劑用量，優(yōu)化后的混凝土擴(kuò)展度670，灌板時(shí)間7min，揭板后有大量工藝性氣泡及浮漿層。繼續(xù)優(yōu)化配合比，降低10～16mm碎石用量，由于粉煤灰進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)質(zhì)量波動(dòng)較大，因此減少粉煤灰用量，提高礦粉摻量，并減少水的摻量，在之后的揭板中，自密實(shí)層未出現(xiàn)工藝性氣泡和浮漿層，斷面切塊骨料分布均勻。

表1 自密實(shí)混凝土配合比的確定（kg）Tab.1 Determination of mix proportion of self-compacting concrete (kg)

圖1 初始配合比自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度Fig.1 Expansion of self-compacting concrete with initial mix ratio

圖2 調(diào)整配合比后自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度Fig.2 Expansion of self-compacting concrete after adjusting mix ratio

圖3 最終配合比自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度Fig.3 Expansion of self-compacting concrete with final mix ratio

3.1.3 軌道板鋪設(shè)及自密實(shí)混凝土灌注

軌道板的鋪設(shè)流程包括土工布隔離墊層的鋪設(shè)、鋼筋網(wǎng)片的安裝，軌道板的粗鋪與精調(diào)、壓緊裝置的安裝、灌注料口及觀察口的安裝、四角排氣口的接料裝置放置等。

圖4 軌道板鋪設(shè)Fig.4 Laying of track slab

3.1.4 揭板效果

調(diào)整配合比后，由混凝土攪拌車將自密實(shí)混凝土運(yùn)送至試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)擴(kuò)展度、含氣量等測(cè)定，混凝土狀態(tài)良好，灌板順利，揭板后無(wú)工藝性氣泡及浮漿層，達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。隨后確定最終配合比，揭板均符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 調(diào)整配合比后揭板效果Fig.5 Pouring effect of self-compacting concrete after adjusting mix ratio

3.2 新型中轉(zhuǎn)料斗的試用

3.2.1 新型中轉(zhuǎn)料斗的構(gòu)造

1）增加攪拌功能及自帶動(dòng)力功能

在原有中轉(zhuǎn)料斗基礎(chǔ)上增加攪拌葉片、攪拌電機(jī)及柴油發(fā)電機(jī)或儲(chǔ)能電池，在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中自帶動(dòng)力給自密實(shí)混凝土提供攪拌功能，防止自密實(shí)混凝土在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中出現(xiàn)大面積離析、浮漿、石子下沉等現(xiàn)象。

2）增加自動(dòng)控制閘閥裝置和出口流量監(jiān)控裝置

通過(guò)流量計(jì)信號(hào)反饋?zhàn)詣?dòng)控制出口閘閥的開閉，實(shí)現(xiàn)軌道板灌注過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)化控制。通過(guò)在不同溫度、濕度等工況下定量控制指標(biāo)，如流量、流速、混凝土性能參數(shù)、灌注孔預(yù)留高度、灌注方式、混凝土運(yùn)輸方式等，減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員經(jīng)驗(yàn)施工引起的質(zhì)量問(wèn)題。

3）減少攪拌罐車等待時(shí)間

在灌注現(xiàn)場(chǎng)可使用多個(gè)自密實(shí)混凝土自帶動(dòng)力攪拌中轉(zhuǎn)料斗，依實(shí)際需要的方量一次性轉(zhuǎn)接完所需自密實(shí)混凝土，確保澆筑工作連續(xù)進(jìn)行，避免攪拌罐車長(zhǎng)時(shí)間等待。

圖6 新型中轉(zhuǎn)料斗施工圖Fig.6 New transfer hopper in construction

3.2.2 不同時(shí)間擴(kuò)展度的變化

在確定最終配合比及4次灌板揭板成功后，將自密實(shí)混凝土從攪拌車轉(zhuǎn)移到中轉(zhuǎn)料斗中，在料斗中放置1h、2h、3h，隨后測(cè)定自密實(shí)混凝土T500和擴(kuò)展度。測(cè)定結(jié)果見表2所示。

表2 不同時(shí)間自密實(shí)混凝土擴(kuò)展度變化Tab.2 Changes in expansion of self-compacting concrete at different time

從表2可以看出，自密實(shí)混凝土在新型中轉(zhuǎn)料斗中通過(guò)料斗自帶攪拌裝置勻速攪拌，3h后擴(kuò)展度基本沒有損失，仍滿足灌注要求。

圖7 放入中轉(zhuǎn)料斗2h后擴(kuò)展度Fig.7 Expansion of self-compacting concrete after 2 hours in transfer hopper

從圖9可以看出，自密實(shí)混凝土在中轉(zhuǎn)料斗中放置3h后仍可正常灌注，揭板后未發(fā)現(xiàn)大工藝性氣泡，斷面骨料分布均勻。

圖8 放入中轉(zhuǎn)料斗3h后擴(kuò)展度Fig.8 Expansion of self-compacting concrete after 2 hours in transfer hopper

圖9 放置3h后灌板效果Fig.9 Pouring effect of self-compacting concrete after 3 hours in transfer hopper

4 結(jié)論

將新拌自密實(shí)混凝土放入本文新型的自帶攪拌功能的中轉(zhuǎn)料斗中勻速攪拌3h后，擴(kuò)展度基本沒有損失，仍滿足灌板要求，后續(xù)揭板也達(dá)到了驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，且此中轉(zhuǎn)料斗體積小，自帶萬(wàn)向轉(zhuǎn)輪，可適應(yīng)高鐵或地鐵長(zhǎng)隧道的復(fù)雜地形，在一定程度上解決了自密實(shí)混凝土長(zhǎng)距離、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)輸造成的狀態(tài)損失，避免無(wú)法灌板的情況發(fā)生。