双块式轨枕挡肩裂纹成因分析与控制

刘 军

(中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁 大连 116000)

双块式轨枕挡肩裂纹成因分析与控制

刘 军

(中铁十九局集团第五工程有限公司，辽宁 大连 116000)

双块式轨枕作为无砟轨道的重要组成部分，承受列车荷载并将荷载传递给道床板，目前双块式轨枕的表面裂纹主要存在于轨枕的挡肩部位，挡肩裂纹主要有以下三种形式，挡肩彻底断裂、挡肩明显裂纹和挡肩隐形裂纹，针对新建云桂铁路田阳轨枕厂在轨枕生产过程中遇到的表面裂纹实例、从脱模机构、脱模操作方法、脱模剂的喷涂及养护制度修改与完善等多个方面着手，成功解决了双块式轨枕表面裂纹的问题，为以后双块式轨枕的质量控制提供了参考和借鉴.

双块式轨枕；表面裂纹；脱模工艺；养护制度

1 前 言

中铁十九局集团第五工程有限公司新建云桂铁路(广西段)田阳轨枕厂位于广西壮族自治区百色市田阳县火车站既有铁路线右侧，占地50亩、轨枕厂设轨枕生产线1条，生产班次为每天1班(白班)，拥有双块式轨枕生产模具180套、蒸汽养护窑4个、脱模平台一套，主要承建云桂铁路20.83万根无砟轨道SK-2型双块式轨枕预制任务，轨枕生产的挡肩裂纹现象是双块式轨枕预制的一项严重质量问题，将直接导致轨枕报废，若不及时解决，降给企业带来严重的经济损失.

2 轨枕挡肩裂纹的几种形式

在轨枕生产检查过程中，检查发现，无砟轨道双块式轨枕挡肩裂纹主要有以下几种形式：

(1)轨枕挡肩及以下部位裂纹断裂

图1 轨枕挡肩及以下部位裂纹断裂

(2)轨枕挡肩部位明显裂纹，肉眼可见

图2 轨枕挡肩部位明显裂纹

(3)轨枕挡肩部位隐形裂纹，肉眼不可见，需在轨枕脱模时，在挡肩部位涂刷酒精，方可看见

图3 轨枕挡肩部位隐性裂纹

3 轨枕挡肩裂纹成因分析

针对轨枕挡肩及其以下部位的断裂裂纹，经过认真挖掘、分析，找出如下可能原因；

3.1 脱模机构原因

(1)气囊放气不同步.

图4 轨枕脱模机构示意图

轨枕脱模模具送至脱模机构后，采用气动方式进行脱模，脱模机构气囊降模具顶起，并迅速排气，使模具快速下落撞击，轨枕靠自重下落脱模，脱模机由四个气囊实现对模具的顶升，气囊由气囊进气，排气控制，气囊经长期使用其内部结构容易受损，两端气阀性能不一致造成两端脱模不同步.

(2)脱模平台不水平.

轨枕利用模具与脱模台的撞击靠自重从模具中脱出，模具平台不平导致模具四脚受力不均，从而模具与平台直接撞击的一端轨枕先脱出，模具与平台之间存在缝隙的一端后脱出后脱出的一端轨枕挡肩受拉导致轨枕挡肩裂纹.

(3)脱模机基础不均匀沉降.

脱模机基础经长期脱模冲击产生空洞和不均匀沉降，轨枕脱模时模具和脱模平台撞击导致模具出现反弹严重，增加脱模次数，而每一次增加脱模次数，冲击力对轨枕的造成的损伤就增加一下，轨枕就越容易出现挡肩裂纹.

图5 轨枕脱模平台及基础 图6 轨枕脱模平台及基础

3.2 脱模操作方法欠缺

轨枕模具内有四根轨枕，在脱模过程中遇(3)中的脱模现象时，此时脱模操作手并没有设置手动，或者将模具里已脱出的轨枕先移除，然后对难脱出的单根轨枕进行单独脱模处理，而是持续不断地进行冲击直至模具里的四根轨枕全部脱出才停止，而这样，不仅仅容易导致难脱出的轨枕因没有受到最佳的脱模次数而断裂，同时原本完好的其它三根轨枕也容易也受击过猛产生断裂和明显裂纹.

3.3 脱模剂喷涂不均匀

轨枕专用脱模剂采用空气压力喷枪以雾化状喷出，模具两端喷涂不均匀会导致轨枕与模具之间的摩擦力不同，轨枕脱模时两端不能同时脱出出现挡肩裂纹.

3.4 蒸养方案不合理

图7 11.5 h养护方案图

双块式轨枕蒸汽养护时，分为静停、升温、恒温、降温四个阶段，混凝土浇筑结束后在5～30 ℃的环境中静置2～3 h方可升温，升温速度不应大于15 ℃/h，恒温时轨枕温度应不大于55 ℃，降温速度不应大于15 ℃，轨枕厂现行的蒸汽养护制度是试通过试验校核法确定的，利用混凝土试件在试验室恒温恒湿养护箱模拟蒸养的环境，先利用已有初始混凝土强度、最佳静停期、升温时间、恒温时间、降温速度、降温时间等有关试验数据及曲线拟定的一个养护工艺.若升温不能找到最佳的降温时间和恒温最佳温度，容易导致轨枕环境温度和表面温度，芯部温度和表面温度超差，若超出规范要求的不大于15 ℃，则比较容易形成挡肩隐形裂纹.

4 解决方案

从以上分析原因可以看出造成轨枕挡肩裂纹主要有以下几方面原因(1)气囊放气不同步；(2)脱模平台不水平；(3)脱模机基础不均匀沉降；(4)脱模操作方法欠缺；(5)脱模剂喷涂不均匀；(6)养护方案不合理.

针对这些原因，主要采取以下几种方案：

(1)对脱模机基础进行加固.针对脱模机基础空洞及不均匀沉降这一问题，采用C50灌浆料(脱模机基础混凝土的强度等级为C30)对基础空洞处进行处理，是基础密实、平整，并将脱模机四腿与预埋钢板焊接牢固，增加轨枕脱模时的撞击效果，采取措施后，轨枕模具反弹现象得到了有效的控制，轨枕脱模次数由原来的5～7次减少到现在的3～4次，大大降低轨枕脱模受损的机率.

(2)解决脱模平台四角不平的问题.①安排技术人员采用支垫方式对脱模平台四角进行调平，保证脱模时模具四角同时接触脱模平台，使模具受力均匀，轨枕同步脱出.②对脱模平台四角水平情况定期进行复检，发现异常时及时整改.

表1 脱模平台平整度偏差检查

(3)从气囊、气阀、压缩空气着手，保证气囊同步举升.①重新购置气囊，对破旧损坏的气囊进行更换，保证四个气囊工作性能一致，②对脱模机两端气阀定期进行检查，保证两端气阀进气、放气同步，使模具两端顶升同步，发现问题及时更换、维修.

(4)对脱模剂喷涂不均匀的情况，安排专人，定期对脱模喷头进行进行维修、保养、更换，避免喷头损坏、堵塞、喷涂不均现象的发生.

(5)对脱模操作方法欠缺的情况，①采取对脱模班组进行技术交底，对模板班工人的理论知识和操作技能进行进行，培训后进行考核，需考核合格后才允许上岗，②加强责任心教育，制度相关奖罚措施，避免违规施工、野蛮施工，遇此类情况发生时严格按奖罚措施文件执行.

措施采取后，工人的自觉性和执行力得到较大提高，遇难脱模轨枕时，工人自觉将其余三根先移除，对单根单独采取手动作业，此举极大减少因受击次数过多导致挡肩裂纹的发生.

图8 脱模喷涂设备定期维修保养 图9 培训交底后自觉进行单根脱模

(6)对蒸养方案不合理的情况，重新制定新的养护方案，确定最佳升温时间、降温时间、恒温最佳温度，制定新的养护方案；对养护温度、轨枕表面温度、芯部温度布置测试点进行监控测量，并统计温差.

图10 轨枕芯部温度测试点布置图

轨枕表面温差裂纹最容易出现在升温和降温两个阶段，在蒸养养护升温阶段，对升温过程进行进行监测，统计环表温差，每隔0.5 h一次：

表2 温差统计表(升温)

从温度监测情况可以看出，随蒸汽温度不断升高和升温时间的不断延长，表面和环境温差有增加趋势，其中0-5 ℃为超差低风险、6-10 ℃为中风险、10-15 ℃为高风险，经试验确定，选择轨枕恒温温度为42±2 ℃，升温时间1.5 h.

表3 温差统计表(降温)

降温统计结果表明，在恒温刚结束，降温刚开始时，由于经过6 h的恒温不间断辅热作用，加之高温促进混凝土自身的水化热的不断进行，混凝土表面温度，不同于升温过程与环境温度的差距，此时，二者之间的温差已缩小，且轨枕表面温度略高于环境温度，但是随着降温的开始，环境温度在最初的1.5 h内，降低幅度较大，也是降温速度最快的阶段，随后的2 h、2.5 h小时内环境温度逐渐趋于稳定，直至最后接近常温，而轨枕自身由于混凝土的水化热尚可以维持自身的温度，表面温度降低缓慢，直至时间延长，最终和常温持平，因此确定降温时间为2.5 h.

结合温度监测得出的升温1.5 h，降温2.5 h，最佳恒温温度42±2 ℃，重新制定了新的养护方案，进行执行，此举极大地减少了轨枕挡肩明显裂纹和隐形裂纹的发生.

图11 堆码整齐的轨枕 图12 调整后12h养护方案图

5 结 语

通过采取以上措施，田阳轨枕厂轨枕挡肩裂纹得到了有效的控制并处于稳定状态，挡肩出现裂纹的不合格率由原来的7.2‰降至3.0‰，为工程节约成本约23亿元，经济效益显著，且为双块式轨枕生产积累了丰富宝贵经验.

[1]褚卫松.干旱风沙地区高速铁路双块式轨枕设计研究[J].铁道标准设计，第58卷

[2]科技基[2008]74号.客运专线铁路双块式无砟轨道双块式混凝土轨枕暂行技术条件

The Cause Analysis and Control of Cracks on the Double Block Sleepers

LIUJun

(The Fifth Engineering Co.,LTD,China Railway 19th Bureau Group,Dalian,Liaoning 116000,China)

Double block sleepers play an important part in the ballast-less track,which can take on the load of trains and transfer the load to the slabs.So far,the surface cracks of double block sleepers mainly exist on the shoulder of the sleepers,which are mainly in the following three forms: complete block shoulder fracture,obvious block shoulder cracks and invisible block shoulder cracks.Based on the practical examples of the surface cracks during the process of sleepers production by Tian Yang Sleeper Factory,which are used in the New Yunnan-Guilin Railway,such aspects as demoulding mechanism,operation method,mold-release agent spraying and curing system modification and improvement are discussed,which successfully solved the double block sleeper surface crack problems,providing reference for the quality control of double block sleepers in the future.

double block sleeper;surface crack;demoulding process;curing system

2016-12-20

刘军(1982-)，男，工程师.

10.3969/j.issn.1008-4185.2017.01.009

U 213

A