摘 要：本文對(duì)混凝土軌枕裂紋產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，提出混凝土軌枕裂紋在生產(chǎn)過(guò)程的預(yù)防和控制措施，以提高軌枕的使用壽命。

　　關(guān)鍵詞：混凝土 軌枕 裂紋 控制

　　0 前言

　　我國(guó)是世界上混凝土軌枕使用的最大國(guó)家，生產(chǎn)混凝土軌枕已有四十年的歷史了。目前普遍采用的方法是長(zhǎng)模流水機(jī)組法，已逐步形成了一整套成熟的工藝設(shè)備、工藝流程、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。但是軌枕質(zhì)量不能令人滿意，使用線路拆換下的損傷軌枕，除了少量是由于行車、裝卸事故等造成的機(jī)械性損傷外，大量軌枕是因各種裂紋等非受力損傷而下道，減少了軌枕的使用壽命。因此，如何預(yù)防和控制裂紋，對(duì)提高混凝土軌枕的結(jié)構(gòu)耐久性，延長(zhǎng)混凝土軌枕的使用壽命，是十分重要的。

　　由于裂紋影響混凝土軌枕使用壽命涉及設(shè)計(jì)、制造和使用，本文就混凝土軌枕生產(chǎn)制造層面談混凝土軌枕裂紋的控制。

　　1 混凝土軌枕裂紋的類型

　　混凝土軌枕技術(shù)條件TB/T2190-2002《預(yù)應(yīng)力混凝土枕 Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型》第4.3.2條“軌枕外觀質(zhì)量及各部尺寸偏差”中規(guī)定，軌枕表面不允許有肉眼可見(jiàn)裂紋，檢查項(xiàng)別為A。我們?cè)诨炷淋壵沓鰪S檢驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的裂紋類型，主要有：軌枕端部裂紋、軌枕頂面預(yù)留孔縱向裂紋、軌枕側(cè)面縱向裂紋。

　　1.1 軌枕端部裂紋

　　這種裂紋出現(xiàn)在軌枕端部鋼筋周圍，呈水平方向，大致與鋼筋平行。

　　1.2 軌枕頂面預(yù)留孔縱向裂紋

　　這種裂紋通常從預(yù)留孔處為起點(diǎn)，沿軌枕長(zhǎng)度方向逐漸向軌枕中部和端部延伸。

　　1.3 軌枕側(cè)面縱向裂紋

　　這種縱向裂紋發(fā)生在軌枕側(cè)面中部，沿軌枕長(zhǎng)度方向，平行于鋼筋方向。

　　2 混凝土軌枕裂紋產(chǎn)生的原因

　　2.1 軌枕端部裂紋

　　預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉時(shí)，在張拉應(yīng)力的作用下鋼筋產(chǎn)生變形。放張時(shí)，鋼筋變形要恢復(fù)，由于軌枕內(nèi)部粘結(jié)力和摩擦力的共同作用阻止鋼筋回彈，鋼筋對(duì)混凝土產(chǎn)生壓力致使軌枕端部混凝土產(chǎn)生應(yīng)力。所以鋼筋在放張后對(duì)混凝土的作用是軌枕端部產(chǎn)生裂紋的主要原因，生產(chǎn)過(guò)程中必須保證混凝土均勻受力，應(yīng)力正常傳遞。

　　箍筋加工尺寸不合格、安放位置不符合要求也是造成軌枕端部裂紋的原因。現(xiàn)在大多數(shù)工廠箍筋的安放采用張拉后加箍筋的方法，箍筋尺寸偏大也不綁扎。在混凝土布料時(shí)，鋼筋受下落混凝土的沖擊而改變規(guī)定位置，致使箍筋失去作用或作用不大。

　　鋼筋表面沾有油污及其他與混凝土有隔離效果的液體，或者在軌枕模型噴涂隔離劑未干的情況下將鋼筋放入模型內(nèi)，影響混凝土與鋼筋的握裹力，軌枕放松應(yīng)力后，影響軌枕靜載強(qiáng)度，造成裂紋。

　　混凝土脫模強(qiáng)度不足也是造成軌枕端部裂紋的原因。蒸汽養(yǎng)護(hù)時(shí)，養(yǎng)護(hù)窯上下溫差較大，混凝土試塊所在的養(yǎng)護(hù)窯頂部與底部的溫度相差4-6℃。所以混凝土試塊的強(qiáng)度不能完全代表整個(gè)養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)各個(gè)模型中軌枕混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。當(dāng)混凝土試塊強(qiáng)度為45MPa時(shí)，養(yǎng)護(hù)窯底部的混凝土強(qiáng)度達(dá)不到45MPa，實(shí)際觀察表明，脫模強(qiáng)度的大小與軌枕端部裂紋的產(chǎn)生有一定關(guān)系。

　　2.2 軌枕頂面預(yù)留孔縱向裂紋

　　預(yù)應(yīng)力放松時(shí)，軌枕頂面預(yù)留孔在鋼筋對(duì)混凝土的壓應(yīng)力作用下，在軌枕頂面縱向中心線的預(yù)留孔邊緣處應(yīng)力集中，致使此處產(chǎn)生縱向裂紋，與此處的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。所以軌枕頂面預(yù)留孔縱向裂紋是混凝土軌枕最為普遍存在的裂紋，一般在軌枕出池2至3天后陸續(xù)產(chǎn)生。在生產(chǎn)過(guò)程中混凝土質(zhì)量、預(yù)應(yīng)力值過(guò)大等也是軌枕頂面預(yù)留孔縱向裂紋產(chǎn)生的原因。

　　混凝土原材料的質(zhì)量是保證混凝土質(zhì)量的前提，預(yù)應(yīng)力鋼筋、水泥、砂、石子、減水劑的質(zhì)量直接影響到軌枕的結(jié)構(gòu)性能，提高混凝土質(zhì)量可以提高混凝土的抗剪切能力，有效防止裂紋，同時(shí)是軌枕靜載抗裂強(qiáng)度的重要保證。

　　控制張拉力值對(duì)軌枕結(jié)構(gòu)性能，特別是開(kāi)裂性能是十分重要的，澆注混凝土?xí)r的張拉力總值與此刻的設(shè)計(jì)值之間的偏差不應(yīng)過(guò)大，應(yīng)力值過(guò)大會(huì)造成軌枕開(kāi)裂。有些生產(chǎn)廠家為了提高軌枕的靜載抗裂強(qiáng)度，在鋼筋張拉時(shí)采取超張拉的做法，過(guò)大的提高鋼筋的張拉值，也是導(dǎo)致軌枕頂面預(yù)留孔縱向裂紋產(chǎn)生的原因。

　　2.3 軌枕側(cè)面縱向裂紋

　　軌枕的縱向裂紋大多發(fā)生在軌枕的側(cè)面，也有底部縱向裂紋。

　　預(yù)應(yīng)力筋放松后，施加于混凝土的應(yīng)力與軌枕張拉中心偏差較大，軌枕偏心受力，致使軌枕混凝土縱向開(kāi)裂。

　　當(dāng)混凝土脫模強(qiáng)度偏低時(shí)，預(yù)應(yīng)力筋放松后，混凝土在預(yù)應(yīng)力作用下，也會(huì)產(chǎn)生縱向裂紋。

　　軌枕成型后，混凝土尚未硬化前，軌枕模型受外力沖擊、扭曲，蒸汽養(yǎng)護(hù)窯內(nèi)底部不平，模型上墊鐵不全，都能造成軌枕縱向裂紋。

　　3 混凝土軌枕裂紋在生產(chǎn)過(guò)程的控制

　　混凝土軌枕的靜載抗裂強(qiáng)度是由預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土共同建立起來(lái)的，預(yù)應(yīng)力鋼筋對(duì)混凝土的預(yù)壓應(yīng)力推遲了受拉區(qū)混凝土的開(kāi)裂，限制了裂紋的發(fā)展，增加了混凝土軌枕的剛度。因此，預(yù)應(yīng)力張拉是混凝土軌枕生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，應(yīng)力控制不好對(duì)混凝土軌枕的質(zhì)量有很大影響。張拉力不足混凝土軌枕的靜載抗裂強(qiáng)度達(dá)不到有關(guān)規(guī)定要求;張拉力過(guò)大導(dǎo)致各種裂紋的產(chǎn)生，這樣不僅影響混凝土軌枕的外觀質(zhì)量，也會(huì)影響混凝土軌枕的耐久性。

　　生產(chǎn)過(guò)程中使用合格的原材料，嚴(yán)格按照技術(shù)條件的要求進(jìn)行控制是保證工作質(zhì)量的前提，但是目前也有個(gè)別工序由于設(shè)備水平的制約，不能滿足生產(chǎn)的要求，還需要加大設(shè)備的研制。

　　3.1 軌枕端部裂紋

　　生產(chǎn)過(guò)程中保證軌枕端部質(zhì)量、保證預(yù)應(yīng)力值正常傳遞的重要措施是張拉時(shí)每根鋼筋均勻受力及緩慢放松預(yù)應(yīng)力。

　　TB/T2190-2002《預(yù)應(yīng)力混凝土枕 Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型》第4.2.3條“下料、編組及張拉時(shí)應(yīng)保證各預(yù)應(yīng)力鋼絲受力均勻。同排軌枕最大的相對(duì)誤差不應(yīng)超過(guò)5%，與平均值的差不應(yīng)超過(guò)3%;當(dāng)制造廠按主筋張拉力控制受力均勻性有困難時(shí)，流水機(jī)組長(zhǎng)模工藝可暫按下料誤差不超過(guò)鋼絲長(zhǎng)度的1.5/10000控制。”長(zhǎng)模生產(chǎn)時(shí)，鋼筋定長(zhǎng)切斷誤差控制在±2mm范圍內(nèi)。鋼筋鐓頭大小要均勻，嚴(yán)格控制鐓頭的直徑和鐓頭厚度，無(wú)鐓偏頭和鐓頭劈裂現(xiàn)象。每班定期檢查鋼筋切斷長(zhǎng)度，發(fā)現(xiàn)異常隨時(shí)檢查。在兩臺(tái)或多臺(tái)定長(zhǎng)切斷機(jī)同時(shí)作業(yè)時(shí)，每臺(tái)切絲要分別使用，嚴(yán)禁混用。目前行業(yè)采取的自動(dòng)張拉設(shè)備是整組張拉，這樣每組鋼筋的長(zhǎng)度誤差不能保證每根鋼筋均勻受力。對(duì)長(zhǎng)模來(lái)說(shuō)，當(dāng)鐓頭后每組鋼筋的有效長(zhǎng)度極差為2.5mm時(shí)，每組鋼筋間的應(yīng)力差值為5%左右，極差為3.0mm時(shí)，差值為6%左右。所以，研制和改進(jìn)目前的張拉設(shè)備，做到單根張拉，保證整組鋼筋中的每根鋼筋均勻受力。

　　緩慢放張可有效地減少放張過(guò)程中鋼模型對(duì)擋肩、固定的軸棒對(duì)釘孔及套管的剪切作用，自動(dòng)放張機(jī)很好的解決了緩慢放松預(yù)應(yīng)力。但也有的制造廠采用再次張拉放松螺母的做法。再次張拉的力值大會(huì)破壞軌枕端部混凝土與鋼筋間的握裹，張拉力值小操作人員仍需較大的力量擰松螺母。

　　箍筋(特別是端部箍筋)的配置有利于防止軌枕端部裂紋。在生產(chǎn)過(guò)程中需要控制箍筋的加工尺寸和安放位置，嚴(yán)格將端部箍筋布置在離端部30mm的位置，并與預(yù)應(yīng)力鋼筋牢固綁扎在一起，對(duì)防止端部裂紋有很好的效果。

　　嚴(yán)禁鋼筋表面有油污或隔離劑，從鋼筋的貯存、搬運(yùn)、加工(調(diào)直、切斷、墩頭、編組)到入模，防止鋼筋表面沾有油污或隔離劑。

　　確保混凝土脫模強(qiáng)度達(dá)到要求。在蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)程中，養(yǎng)護(hù)溫度控制在58℃±2℃，升/降溫速度控制在15℃/h。靜停、升溫、恒溫、降溫各階段養(yǎng)護(hù)時(shí)間嚴(yán)格執(zhí)行養(yǎng)護(hù)制度。

　　3.2 軌枕頂面預(yù)留孔縱向裂紋

　　在生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格控制螺旋筋加工的大小尺寸，按圖紙要求位置放置并與預(yù)應(yīng)力主筋綁扎固定。可有效控制預(yù)留孔縱向裂紋。

　　提高混凝土質(zhì)量，包括混凝土用原材料質(zhì)量、攪拌、澆注、成型質(zhì)量。生產(chǎn)過(guò)程中控制攪拌、澆注、成型各工序。軌枕出池后澆水養(yǎng)護(hù)，使混凝土軌枕始終處于濕潤(rùn)狀態(tài)。使用低堿水泥，并保證混凝土總堿含量在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，超標(biāo)可嚴(yán)重的造成混凝土軌枕的縱向裂紋。

　　鋼筋的總張拉力控制在要求范圍內(nèi)，既能滿足軌枕靜載抗裂強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的要求，又能有效地防止由于張拉應(yīng)力過(guò)大造成的混凝土軌枕裂紋的產(chǎn)生。目前各軌枕制造廠的設(shè)備及檢測(cè)手段無(wú)法有效控制張拉力總值。雖然均采用自動(dòng)張拉，但一般的操作是張拉到位后，由人工鎖緊螺母，這樣螺母的擰緊程度影響著實(shí)際建立的預(yù)應(yīng)力總值。有些制造廠為提高軌枕靜載抗裂強(qiáng)度有意加大預(yù)應(yīng)力張拉值。應(yīng)針對(duì)這些問(wèn)題改進(jìn)張拉設(shè)備，自動(dòng)張拉、自動(dòng)擰緊、自動(dòng)記錄。

　　3.3 軌枕側(cè)面縱向裂紋

　　保證施加于混凝土的應(yīng)力與軌枕張拉中心一致不至于軌枕偏心受力，必須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙尺寸控制預(yù)應(yīng)力筋在軌枕中的位置，在生產(chǎn)過(guò)程中嚴(yán)格控制預(yù)應(yīng)力筋在模型中的位置。每套模型張拉完成后，及時(shí)測(cè)量上排鋼筋距軌枕頂面的距離，測(cè)量上下兩排鋼筋間距離，及左右外側(cè)兩排鋼筋間距離，控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi);其他鋼筋位置可以由工裝控制。發(fā)現(xiàn)不符合及時(shí)糾正，確保施加于混凝土上應(yīng)力值的大小及中心在設(shè)計(jì)范圍。

　　TB/T2190-2002《預(yù)應(yīng)力混凝土枕 Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型》第4.2.9條“……放張時(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%。”據(jù)此，C60混凝土的脫模強(qiáng)度為45MPa。在工廠生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)脫模強(qiáng)度為50MPa時(shí)，軌枕縱向裂紋明顯減少，所以適當(dāng)提高脫模強(qiáng)度，可防止裂紋的產(chǎn)生。

　　軌枕振動(dòng)成型完成后，加壓蓋板的起升、擋漿板的提取及模型放入養(yǎng)護(hù)窯的吊運(yùn)，應(yīng)輕起輕落，避免模型受到振動(dòng)。同時(shí)經(jīng)常檢查養(yǎng)護(hù)窯底部墊梁及模型上的墊鐵，保證模型平穩(wěn)。