高原混凝土軌枕生產(chǎn)外觀質(zhì)量通病分析及防治措施

趙鈺亭

（中鐵十五局集團路橋建設(shè)有限公司，南京 210031）

1 引言

格庫鐵路連接青海省格爾木市和新疆庫爾勒市，是西部鐵路網(wǎng)的重要組成部分，對促進(jìn)青海、新疆兩省區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展、資源互補以及加強民族團結(jié)建設(shè)具有重大的意義。中鐵十五局集團路橋建設(shè)有限公司于2016—2019年期間為格庫鐵路青海段提供優(yōu)質(zhì)的混凝土軌枕，為西部鐵路建設(shè)做出了較大的貢獻(xiàn)。

混凝土軌枕作為鐵路施工重要的預(yù)制構(gòu)件，承擔(dān)將列車荷載分散傳遞到路基主要作用，產(chǎn)品質(zhì)量要求較高，需要具備良好的力學(xué)性能和耐久性能，在保證列車運行平穩(wěn)、安全舒適的同時，還要具備滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的外觀質(zhì)量，使其和鐵路沿線的其他建筑物共同構(gòu)建起美麗的鐵路風(fēng)景。在軌枕生產(chǎn)過程中因為施工環(huán)境、工藝操作等因素影響，會生產(chǎn)出一些不影響使用但存在外觀質(zhì)量缺陷的產(chǎn)品。如果對該類產(chǎn)品不加以控制解決，并放任流入鋪軌工序，此類產(chǎn)品的缺陷會在使用過程中受到車輛荷載及惡劣的氣候環(huán)境等因素的影響，發(fā)展擴大，影響軌枕使用性能，造成列車運行事故隱患。

2 施工環(huán)境及生產(chǎn)工藝

2.1 施工環(huán)境

中鐵十五局集團路橋建設(shè)有限公司制枕場施工現(xiàn)場位于格庫鐵路起點格爾木市南山口，海拔3 080 m，氣候異常惡劣且復(fù)雜多變，因常年受風(fēng)蝕的影響，氣候干燥，晝夜溫差大，進(jìn)入10月份夜間氣溫就已處于零下。同時受客觀因素的影響，維持正常生產(chǎn)所必需的水、電的供應(yīng)有時不能得到很好的保障。在此種惡劣環(huán)境條件下進(jìn)行施工，施工質(zhì)量的控制工作將面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。特別是在進(jìn)行冬季施工時，施工單位缺乏足夠的冬季施工經(jīng)驗，造成了一些因冬季施工措施控制不當(dāng)而引起的產(chǎn)品外觀質(zhì)量缺陷。

2.2 生產(chǎn)工藝

1）產(chǎn)品類型：本場為格庫鐵路供應(yīng)的軌枕有Ⅲa型軌枕（專線3393）、新II型軌枕（研線0322）、新Ⅲ型橋枕（專線3348-I）等。

2）配合比的選用：配合比采取低砂率、低水膠比及高設(shè)計強度的干硬性混凝土；配合比為本場試驗室自行設(shè)計，制作了耐久性試件，并通過了國家鐵路產(chǎn)品監(jiān)督檢驗中心耐久性指標(biāo)的檢驗[1]。

3）原材料的選用：粗骨料選用的是當(dāng)?shù)禺a(chǎn)粒徑為5~20 mm的連續(xù)級配花崗巖碎石，技術(shù)指標(biāo)符合TB/T 3275—2018《鐵路混凝土》的要求；細(xì)骨料選擇的是宏揚砂石料銷售有限公司產(chǎn)的中粗砂，細(xì)度模數(shù)在2.6~3.2，技術(shù)指標(biāo)符合TB/T 3275—2018《鐵路混凝土》的要求；水泥采用的是祁連山水泥廠生產(chǎn)的低堿42.5R級普通硅酸鹽水泥，堿含量的控制為不大于0.6%，其余技術(shù)指標(biāo)符合TB/T 3275—2018《鐵路混凝土》技術(shù)要求；外加劑采用的是貴州凱襄新材料有限公司生產(chǎn)的高效減水劑；粉煤灰采用的是蘭州金建捷公司提供的Ⅰ級優(yōu)質(zhì)粉煤灰，技術(shù)要求符合TB/T 3275—2018《鐵路混凝土》的要求；拌和用水采用的是南山口地下水。

4）生產(chǎn)工藝：（1）混凝土的攪拌采用自動化程度較高的雙臥軸強制式攪拌站，原材料采用電子配料系統(tǒng)自動計量，在配料精度上完全滿足混凝土配料計量精度要求，攪拌時間控制為130~180 s；（2）混凝土料出機后進(jìn)入停放于拌和站出料口下的灌注車，灌注車運行至鋼模上方進(jìn)行混凝土灌注；（3）采用強力普通振搗（振搗時間不小于2 min）及二次加壓振搗（振搗時間不小于1 min），加壓振搗壓力不小于3 000 Pa；（4）采用蒸汽養(yǎng)護，養(yǎng)護過程中靜停時間不小于3 h，升溫、降溫速率不大于5℃/20 min，混凝土芯部溫度不大于55℃；（5）采用回松應(yīng)力方式進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的放張，放張前混凝土強度不小于48 MPa。

3 質(zhì)量通病分析及解決措施

通過對本制枕場為格庫鐵路生產(chǎn)供應(yīng)軌枕的外觀質(zhì)量缺陷產(chǎn)品進(jìn)行分析統(tǒng)計，軌枕的外觀質(zhì)量通病類型有氣孔、蜂窩、干灰、油粉肩、粘皮、混凝土剝落等。本文對所發(fā)生的外觀缺陷進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的解決措施。

3.1 氣孔、蜂窩

3.1.1 表現(xiàn)形式及形成原因

軌枕脫模后，在軌枕兩側(cè)和端部的隨機部位出現(xiàn)局部大小不一的孔洞（常見的孔洞直徑小于10 mm，部分嚴(yán)重缺陷直徑可達(dá)20 mm），經(jīng)分析，主要形成原因如下：

1）混凝土拌制過程中用水量不足或外加劑減水效果差，新拌混凝土流動性達(dá)不到施工要求，在振動操作時有些部位混凝土振動不密實，水泥漿體不足不能填充該部位，形成氣孔蜂窩缺陷。

2）鋼模底部加強筋脫焊或缺失，不能完整地將振動臺的振動力傳遞至模型體，導(dǎo)致鋼模部分部位混凝土接受的振動力不足，混凝土振動不密實形成氣孔蜂窩。

3）混凝土振動臺在長期連續(xù)工作過程中，振動臺底部支撐彈簧變形造成振動臺工作面沒有處于同一高度，導(dǎo)致鋼模在進(jìn)行混凝土振動操作時受力不勻，發(fā)生鋼模局部混凝土振動效果差，從而形成氣孔蜂窩缺陷。

3.1.2 預(yù)防及解決措施

1）選用減水率滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的外加劑，經(jīng)常檢測骨料含水率，確?；炷潦┕び盟糠吓浜媳纫?，按照規(guī)定的頻次檢測新拌混凝土坍落度，發(fā)現(xiàn)偏離施工要求時及時進(jìn)行調(diào)整，確?；炷亮鲃有詽M足施工要求。

2）對在用的鋼模底部加強筋進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)存在脫焊或缺失情況及時修復(fù)，保證鋼模在振動過程中的振動力能被傳遞到模型的每一個部位。

3）定期檢查振動臺支撐彈簧的狀況，發(fā)現(xiàn)變形及時更換，確保振動臺工作面處于相同水平位置，使鋼模在振動過程中均勻受力。

3.2 干灰

3.2.1 表現(xiàn)形式及形成原因

軌枕脫模后，在軌枕兩側(cè)底邊的隨機部位有小面積沒有凝結(jié)的砂石顆粒，造成和軌枕其余光滑的外觀表面的巨大反差；另一種形式為，軌枕脫模后，在軌枕表面的任意部位，同樣有小面積沒有凝結(jié)的砂石顆粒，但其間混雜有未充分凝結(jié)、強度較低水泥漿。經(jīng)分析，主要形成原因如下：

1）在混凝土振動過程中，因軌枕混凝土量欠缺需要添加混凝土，往模型內(nèi)添加混凝土?xí)r，所添加的混凝土因放置時間過長部分失效，失效部位不能正常凝結(jié)形成干灰。

2）混凝土攪拌時間過短，沒有充分?jǐn)嚢杈鶆颍斐苫炷羶?nèi)局部骨料與水泥漿體不能充分接觸，從而不能凝結(jié)產(chǎn)生強度形成干灰。

3）在進(jìn)行冬季施工時，因河砂含有水分，氣溫過低及沒有對河砂進(jìn)行有效保溫，河內(nèi)結(jié)冰，在拌和過程中加熱的拌和水沒有將冰團充分溶解，混凝土經(jīng)過蒸汽養(yǎng)護后冰團水分蒸發(fā)形成干灰缺陷。

3.2.2 預(yù)防及解決措施

1）控制好混凝土拌和方量，每套模型內(nèi)全部采用新拌混凝土，盡量不采用放置的混凝土。如遇特殊情況必須采用放置的混凝土作為添加料時，要保證添加料放置時間不能超過20 min且隨時進(jìn)行人工翻拌，以保證添加料具備正常混凝土的性能。

2）在不影響生產(chǎn)節(jié)奏的情況下，將混凝土拌和時間適當(dāng)延長，保證混凝土所有原材料得到充分拌和。

3）在冬季施工期間，嚴(yán)格按照冬季施工措施對拌和用水和骨料進(jìn)行加溫防凍，也可提前要求河砂供應(yīng)商存料濾水至干燥狀態(tài)，防止河砂含水受凍結(jié)冰，影響混凝土質(zhì)量[2]。

3.3 油粉肩

3.3.1 發(fā)生的部位及產(chǎn)成原因

1）在生產(chǎn)過程中，脫模劑濃度過高，對模型噴涂脫模劑時脫模劑溶液積存在軌枕擋肩位置形成過厚的油脂隔離層，污染軌枕擋肩造成油肩。

2）在對模型噴涂脫模劑的過程中因噴頭堵塞或噴頭孔過大，在鋼模擋肩部位沉積，混凝土灌注入鋼模后，擋肩部位混凝土遭到破壞，導(dǎo)致粉肩缺陷的產(chǎn)生。

3.3.2 預(yù)防及解決措施

1）按照脫模劑產(chǎn)品說明書及使用經(jīng)驗兌制濃度適宜的脫模劑溶液，確保噴涂脫模劑后在混凝土和鋼模間能形成最佳的隔離效果。

2）定期對噴涂裝置的噴頭進(jìn)行檢查或更換，確保噴頭進(jìn)行脫模劑噴涂時達(dá)到霧狀效果，避免在鋼模擋肩部位形成積液，對形成積液的采用毛巾擦干凈。

3.4 粘皮

3.4.1 發(fā)生的部位及形成原因

1）脫模劑產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)不到要求，不能在混凝土和鋼模之間形成良好的隔離層，混凝土在凝結(jié)過程中水泥漿黏附在鋼模上，脫模后形成粘皮缺陷，應(yīng)該光滑的軌枕表面遭到破壞。

2）未按照產(chǎn)品說明和經(jīng)驗進(jìn)行脫模劑溶液兌制，造成脫模劑溶液濃度降低，影響了隔離效果，導(dǎo)致軌枕粘皮缺陷產(chǎn)生。

3）在對鋼模進(jìn)行脫模劑噴涂作業(yè)時，因噴頭方向偏移或噴頭堵塞，個別部位的鋼模未噴涂到脫模劑導(dǎo)致該部位沒有脫模劑形成的隔離層，造成鋼模局部粘漿形成粘皮缺陷。

4）混凝土進(jìn)入養(yǎng)護坑在靜置養(yǎng)護期間，因空氣干燥導(dǎo)致混凝土表面嚴(yán)重失水，接近上表面的混凝土不能產(chǎn)生有效的水化反應(yīng)，與鋼模接觸部位的混凝土遭到破壞，水泥漿黏附在模型上，脫模后在沿軌枕下邊部位形成長條形的粘皮缺陷。

3.4.2 預(yù)防及解決措施

1）采用質(zhì)量滿足使用要求、脫模效果好的脫模劑產(chǎn)品，保證混凝土和鋼模的隔離效果。

2）按照使用說明書及積累的經(jīng)驗進(jìn)行脫模劑溶液兌制，確保脫模劑溶液濃度，保證脫模劑的隔離效果。

3）經(jīng)常性的檢查脫模劑噴涂裝置，保證噴頭達(dá)到霧狀噴涂的效果及正確的噴涂方向，確保鋼模內(nèi)的每一部位的脫模劑都能噴涂到位。

4）混凝土進(jìn)入養(yǎng)護坑養(yǎng)護前，對混凝土表面進(jìn)行適量灑水操作，如遇班中維修設(shè)備或交接班等時間較長的情況，在進(jìn)行灑水操作后還需在混凝土表面覆蓋塑料薄膜，以保證混凝土濕度，使混凝土具備正常水化反應(yīng)條件。

3.5 混凝土剝落

3.5.1 產(chǎn)生部位及形成原因

混凝土剝落缺陷多發(fā)生在軌枕標(biāo)志周邊，主要表現(xiàn)在軌枕型號廠家標(biāo)志四周混凝土遭到小面積的破壞，發(fā)生混凝土剝落現(xiàn)象。分析其形成原因如下。

1）體現(xiàn)軌枕型號、廠家及生產(chǎn)年份信息的標(biāo)志牌為1 mm厚，長寬尺寸為125 mm×70 mm的薄鐵皮，采用螺桿安裝在模型上，使用一段時間后，標(biāo)志牌與模型間的縫隙受混凝土擠壓，造成標(biāo)志牌變形，脫模過程中標(biāo)志牌變形部位混凝土遭到破壞，導(dǎo)致剝落缺陷發(fā)生。

2）標(biāo)志牌部位脫模劑噴涂不充分，標(biāo)志牌部位與混凝土間隔離效果差，導(dǎo)致脫模時標(biāo)志牌周邊混凝土漿體黏結(jié)力過大遭到破壞，形成剝落缺陷[3]。

3.5.2 預(yù)防和解決措施

1）加強對軌枕標(biāo)志牌檢查力度，發(fā)現(xiàn)有混凝土漿進(jìn)入標(biāo)志牌和模型間縫隙造成標(biāo)志牌變形情況，進(jìn)行混凝土漿清理、標(biāo)志校正或更換變形嚴(yán)重的標(biāo)志牌的操作，保證標(biāo)志牌具備平整的形狀，減少破壞標(biāo)志牌周邊混凝土的現(xiàn)象。

2）對軌枕標(biāo)志牌部位進(jìn)行加重涂刷脫模劑的操作，降低混凝土在標(biāo)志牌部位的黏結(jié)力，順利脫模，避免標(biāo)志牌周邊混凝土剝落缺陷的發(fā)生。

4 結(jié)語

質(zhì)量是企業(yè)的生命，作為任何一種產(chǎn)品，必須保證外美內(nèi)實。產(chǎn)品不僅要有良好的使用性能，同時外觀質(zhì)量也有等同于內(nèi)在質(zhì)量同樣的重要性。通過在格庫鐵路幾年的施工，技術(shù)人員在生產(chǎn)軌枕的過程中，從發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量到對質(zhì)量問題進(jìn)行分析并總結(jié)出防治措施，具備了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)混凝土軌枕的實力，提高了企業(yè)在市場中的競爭能力。