摘 要：本文對混凝土軌枕裂紋產生的原因進行分析，提出混凝土軌枕裂紋在生產過程的預防和控制措施，以提高軌枕的使用壽命。

　　關鍵詞：混凝土 軌枕 裂紋 控制

　　0 前言

　　我國是世界上混凝土軌枕使用的最大國家，生產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模流水機組法，已逐步形成了一整套成熟的工藝設備、工藝流程、驗收標準。但是軌枕質量不能令人滿意，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，如何預防和控制裂紋，對提高混凝土軌枕的結構耐久性，延長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計、制造和使用，本文就混凝土軌枕生產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

　　混凝土軌枕技術條件TB/T2190-2002《預應力混凝土枕 Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型》第4.3.2條“軌枕外觀質量及各部尺寸偏差”中規定，軌枕表面不允許有肉眼可見裂紋，檢查項別為A。我們在混凝土軌枕出廠檢驗中發現的裂紋類型，主要有：軌枕端部裂紋、軌枕頂面預留孔縱向裂紋、軌枕側面縱向裂紋。

　　1.1 軌枕端部裂紋

　　這種裂紋出現在軌枕端部鋼筋周圍，呈水平方向，大致與鋼筋平行。

　　1.2 軌枕頂面預留孔縱向裂紋

　　這種裂紋通常從預留孔處為起點，沿軌枕長度方向逐漸向軌枕中部和端部延伸。

　　1.3 軌枕側面縱向裂紋

　　這種縱向裂紋發生在軌枕側面中部，沿軌枕長度方向，平行于鋼筋方向。

　　2 混凝土軌枕裂紋產生的原因

　　2.1 軌枕端部裂紋

　　預應力鋼筋張拉時，在張拉應力的作用下鋼筋產生變形。放張時，鋼筋變形要恢復，由于軌枕內部粘結力和摩擦力的共同作用阻止鋼筋回彈，鋼筋對混凝土產生壓力致使軌枕端部混凝土產生應力。所以鋼筋在放張后對混凝土的作用是軌枕端部產生裂紋的主要原因，生產過程中必須保證混凝土均勻受力，應力正常傳遞。

　　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。現在大多數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，鋼筋受下落混凝土的沖擊而改變規定位置，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，影響混凝土與鋼筋的握裹力，軌枕放松應力后，影響軌枕靜載強度，造成裂紋。

　　混凝土脫模強度不足也是造成軌枕端部裂紋的原因。蒸汽養護時，養護窯上下溫差較大，混凝土試塊所在的養護窯頂部與底部的溫度相差4-6℃。所以混凝土試塊的強度不能完全代表整個養護窯內各個模型中軌枕混凝土的實際強度。當混凝土試塊強度為45MPa時，養護窯底部的混凝土強度達不到45MPa，實際觀察表明，脫模強度的大小與軌枕端部裂紋的產生有一定關系。

　　2.2 軌枕頂面預留孔縱向裂紋

　　預應力放松時，軌枕頂面預留孔在鋼筋對混凝土的壓應力作用下，在軌枕頂面縱向中心線的預留孔邊緣處應力集中，致使此處產生縱向裂紋，與此處的結構形式有關。所以軌枕頂面預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天后陸續產生。在生產過程中混凝土質量、預應力值過大等也是軌枕頂面預留孔縱向裂紋產生的原因。

　　混凝土原材料的質量是保證混凝土質量的前提，預應力鋼筋、水泥、砂、石子、減水劑的質量直接影響到軌枕的結構性能，提高混凝土質量可以提高混凝土的抗剪切能力，有效防止裂紋，同時是軌枕靜載抗裂強度的重要保證。

　　控制張拉力值對軌枕結構性能，特別是開裂性能是十分重要的，澆注混凝土時的張拉力總值與此刻的設計值之間的偏差不應過大，應力值過大會造成軌枕開裂。有些生產廠家為了提高軌枕的靜載抗裂強度，在鋼筋張拉時采取超張拉的做法，過大的提高鋼筋的張拉值，也是導致軌枕頂面預留孔縱向裂紋產生的原因。

　　2.3 軌枕側面縱向裂紋

　　軌枕的縱向裂紋大多發生在軌枕的側面，也有底部縱向裂紋。

　　預應力筋放松后，施加于混凝土的應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裂。

　　當混凝土脫模強度偏低時，預應力筋放松后，混凝土在預應力作用下，也會產生縱向裂紋。

　　軌枕成型后，混凝土尚未硬化前，軌枕模型受外力沖擊、扭曲，蒸汽養護窯內底部不平，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過程的控制

　　混凝土軌枕的靜載抗裂強度是由預應力鋼筋與混凝土共同建立起來的，預應力鋼筋對混凝土的預壓應力推遲了受拉區混凝土的開裂，限制了裂紋的發展，增加了混凝土軌枕的剛度。因此，預應力張拉是混凝土軌枕生產的關鍵工序，應力控制不好對混凝土軌枕的質量有很大影響。張拉力不足混凝土軌枕的靜載抗裂強度達不到有關規定要求;張拉力過大導致各種裂紋的產生，這樣不僅影響混凝土軌枕的外觀質量，也會影響混凝土軌枕的耐久性。

　　生產過程中使用合格的原材料，嚴格按照技術條件的要求進行控制是保證工作質量的前提，但是目前也有個別工序由于設備水平的制約，不能滿足生產的要求，還需要加大設備的研制。

　　3.1 軌枕端部裂紋

　　生產過程中保證軌枕端部質量、保證預應力值正常傳遞的重要措施是張拉時每根鋼筋均勻受力及緩慢放松預應力。

　　TB/T2190-2002《預應力混凝土枕 Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型》第4.2.3條“下料、編組及張拉時應保證各預應力鋼絲受力均勻。同排軌枕最大的相對誤差不應超過5%，與平均值的差不應超過3%;當制造廠按主筋張拉力控制受力均勻性有困難時，流水機組長模工藝可暫按下料誤差不超過鋼絲長度的1.5/10000控制。”長模生產時，鋼筋定長切斷誤差控制在±2mm范圍內。鋼筋鐓頭大小要均勻，嚴格控制鐓頭的直徑和鐓頭厚度，無鐓偏頭和鐓頭劈裂現象。每班定期檢查鋼筋切斷長度，發現異常隨時檢查。在兩臺或多臺定長切斷機同時作業時，每臺切絲要分別使用，嚴禁混用。目前行業采取的自動張拉設備是整組張拉，這樣每組鋼筋的長度誤差不能保證每根鋼筋均勻受力。對長模來說，當鐓頭后每組鋼筋的有效長度極差為2.5mm時，每組鋼筋間的應力差值為5%左右，極差為3.0mm時，差值為6%左右。所以，研制和改進目前的張拉設備，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程中鋼模型對擋肩、固定的軸棒對釘孔及套管的剪切作用，自動放張機很好的解決了緩慢放松預應力。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。在生產過程中需要控制箍筋的加工尺寸和安放位置，嚴格將端部箍筋布置在離端部30mm的位置，并與預應力鋼筋牢固綁扎在一起，對防止端部裂紋有很好的效果。

　　嚴禁鋼筋表面有油污或隔離劑，從鋼筋的貯存、搬運、加工(調直、切斷、墩頭、編組)到入模，防止鋼筋表面沾有油污或隔離劑。

　　確保混凝土脫模強度達到要求。在蒸汽養護過程中，養護溫度控制在58℃±2℃，升/降溫速度控制在15℃/h。靜停、升溫、恒溫、降溫各階段養護時間嚴格執行養護制度。

　　3.2 軌枕頂面預留孔縱向裂紋

　　在生產過程中嚴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應力主筋綁扎固定。可有效控制預留孔縱向裂紋。

　　提高混凝土質量，包括混凝土用原材料質量、攪拌、澆注、成型質量。生產過程中控制攪拌、澆注、成型各工序。軌枕出池后澆水養護，使混凝土軌枕始終處于濕潤狀態。使用低堿水泥，并保證混凝土總堿含量在標準范圍內，超標可嚴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，既能滿足軌枕靜載抗裂強度和疲勞強度的要求，又能有效地防止由于張拉應力過大造成的混凝土軌枕裂紋的產生。目前各軌枕制造廠的設備及檢測手段無法有效控制張拉力總值。雖然均采用自動張拉，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際建立的預應力總值。有些制造廠為提高軌枕靜載抗裂強度有意加大預應力張拉值。應針對這些問題改進張拉設備，自動張拉、自動擰緊、自動記錄。

　　3.3 軌枕側面縱向裂紋

　　保證施加于混凝土的應力與軌枕張拉中心一致不至于軌枕偏心受力，必須嚴格按照圖紙尺寸控制預應力筋在軌枕中的位置，在生產過程中嚴格控制預應力筋在模型中的位置。每套模型張拉完成后，及時測量上排鋼筋距軌枕頂面的距離，測量上下兩排鋼筋間距離，及左右外側兩排鋼筋間距離，控制在標準范圍內;其他鋼筋位置可以由工裝控制。發現不符合及時糾正，確保施加于混凝土上應力值的大小及中心在設計范圍。

　　TB/T2190-2002《預應力混凝土枕 Ⅰ型、Ⅱ型及Ⅲ型》第4.2.9條“……放張時混凝土的抗壓強度不應低于設計強度的75%。”據此，C60混凝土的脫模強度為45MPa。在工廠生產實踐中發現，當脫模強度為50MPa時，軌枕縱向裂紋明顯減少，所以適當提高脫模強度，可防止裂紋的產生。

　　軌枕振動成型完成后，加壓蓋板的起升、擋漿板的提取及模型放入養護窯的吊運，應輕起輕落，避免模型受到振動。同時經常檢查養護窯底部墊梁及模型上的墊鐵，保證模型平穩。