纤维混凝土在铁路工程中的应用分析

发表时间:2016/6/13   来源:《工程建设标准化》2016年3月总第208期   作者:孙朋
[导读] 当今随着以桥带路的设计理念推行以及无咋轨道结构在我国高速铁路工程当中的规模应用。

孙朋
  (中铁十九局集团第三工程有限公司,辽宁,沈阳,110136)
  【摘  要】在本文当中,主要是针对了我国纤维混凝土在铁路工程当中的应用做出了全面的分析研究,并且在这个基础之上提出了下文当中的一些内容,希望能够给与同行业人员提供一定价值的参考。
  【关键词】纤维混凝土;铁路工程;应用;分析
  引言:
  当今随着以桥带路的设计理念推行以及无咋轨道结构在我国高速铁路工程当中的规模应用,全面的拓展了混凝土在我国铁路工程当中的应用范围。因为铁路工程结构具有着条带状的分布以及露天环境的服役和承受疲劳荷载作用以及维修天窗的时间段等方面的特点,要求铁路混凝土解耦股具有着高耐久性以及高抗疲劳性。
  1.关于桥梁工程桥面防水层保护层混凝土分析
  客运专线混凝土桥面防水层主要是如下图1所示。为了能够防治防水层受到破坏,在防水层面上设置保护层,现行的标准规定该保护层应该要采用强度等级为C40细石聚丙烯纤维混凝土或者是聚丙烯腈纤维混凝土混凝土的性能要求为抗压强度大于等于四十兆帕,抗冻融循环大于等于三百次,抗渗性能大于等于P20。经过研究表面,标准当中所给出的聚丙烯腈纤维混凝土和聚丙烯纤维网存在着各自的局限性。聚丙烯腈纤维混凝土截面为肾形,纵向有纹理,分子结构当中含有亲水的极性腈纤,和水泥基材料截面粘结性比较好,具有着良好的抗塑性开裂能力,但石聚丙烯腈纤维混凝土直径比较小,容易团结,表面吸附性比较强,将会直接的影响减水剂的分散效果。不掺纤维时新拌制混凝土拓展度初始可以达到五百八十毫米,具有着十分良好的泵送施工性能,掺入聚丙烯腈纤维之后基本无拓展度。聚丙烯网状相位分散性相对来说比较好,但是其早期的抗塑性开裂性能比较差,其原因主要是网状聚丙烯纤维经过融纺以及开模之后断裂强度比较低,和水泥基材料截面作用力主要是靠着物理摩擦,并且网状结构在混凝土体系当中很难完全开展,因此抗裂效果比较差,需要给与重视。
  
  图1  客运专线混凝土桥面防水层
  2.关于隧道工程喷射混凝土分析
  隧道工程喷射混凝土早期多采用钢纤维混凝土,喷射钢纤维混凝土具有着良好的韧性,主要是在基体混凝土开裂之后产生较大的塑性变形情况下保持承载力不明显降低,可以适应岩爆以及大变形情况下的应力释放,具有着吸收变形的能力。钢纤维喷射混凝土也被纳入到了《铁路隧道设计规范》当中,并且明确的规定喷射钢纤维混凝土当中的额钢纤维采用普通碳素钢制作而成,断面能够为方形以及圆形,等效直径为零点三毫米到零点五毫米,长度则是为二十毫米到二十五毫米,并且不可以大于二十五毫米,抗拉强度不可以小于六百兆帕。并且不可以由油渍以及明显的修饰,掺量适宜为混合料质量的百年分之一点三到百分之三,应该要根据纤维长径比进行选取。喷射混凝土或者是钻芯拉拔的方法,I以及II级围岩不应该低于零点八兆帕,然而III级围岩不应该低于零点五兆帕。喷射混凝土的水胶比不可以大于零点五,水泥的使用量不可以小于每立方米四百千克。C25喷射混凝土二十四个小时的强度不应该小于十兆帕,设计没有明确要求的时候,喷射混凝土三个小时的强度应该要达到一点五兆帕,二十四个小时的强度应该要达到十兆帕。
  随着核查纤维的出现,喷射混凝土当中逐渐的使用了合成纤维来取代钢纤维,现阶段研究比较多的时限为素纤维。纤维素纤维是一种呈纤维状的多糖结构高分子聚合物,其原料取自于天然植物,并且通过生物以及化学技术进行加工之后进而制造。
  针对纤维喷射混凝土塑性期间的开裂性能、混凝土平均内应力、抗疲劳性能以及抗渗性能等进行了研究分析,纤维素纤维对于混凝土早期塑性收缩裂缝以及自收缩、干收缩引起的裂缝具有着明显的抑制作用。纤维素纤维能够改善隧道二次衬砌在长期轨枕荷载作用之下的抗疲劳性能,通过降低混凝土孔隙率,全面的提高混凝土密实性来不断的改善混凝土的抗渗性能。现阶段正在面值《高速铁路隧道纤维素纤维以及负荷纤维技术条件》。
  3.关于轨道工程轨枕分析
  纤维混凝土在轨道工程当中主要是应用于轨枕,因为铁路准高速以及重载的快速发展,线路上小半径的曲线以及钢轨接头位置轨枕因为轨枕因为钉孔纵裂,并且具有着日益严重的趋势,为铁路维修以及安全行车带来了困难以及隐患。所以,开展了钢纤维混凝土在 轨枕当中的应用研究。研究证明,当港香味掺入量为每立方米四十千克的时候,轨下截面强度增加百分之二十二,轨中截面的强度增加百分之十三,当钢轨纤维掺入量为每立方米六十千克的时候,轨下截面的强度增加了百分之三十,轨中截面的强度增加了百分之十八,当轨纤维掺入量为每立方米八十千克的时候,轨下截面的强度增加了百分之四十四,轨中的截面强度增加了百分之四十二。钢纤维混凝土轨枕的抗疲劳强度由于普通的J-2型轨枕,钢纤维混凝土的轨枕能够将其控制裂缝宽度拓展能力提高一点五到五倍,在控制二百万次疲劳之后残余裂缝宽度方面,钢纤维混凝土轨枕比普通混凝土轨枕高零点五倍到二倍,残余裂缝的宽度仅仅只是为零点零二五毫米,比标准允许值低一倍,钢纤维混凝土轨枕的抗疲劳强度提高了百分之十一到百分之三十八。除了钢纤维轨枕之外,依然是还有开展玄武岩纤维混凝土轨枕、聚丙烯纤维混凝土轨枕等研究,但是现阶段依然是没有进行使用。
  4.关于电缆槽盖板分析
  活性粉末混凝土材料以及无机复合型混凝土材料因为其优异的力学性能可以加工成厚度比较小的韧性到步板和电缆槽盖板,从而减轻桥面的恒载,提高桥面设施的耐久性,同时也能够减轻安装过程中的劳动量。根据活性粉末混凝土以及无机复合型混凝土材料作为基材的韧性道步和电缆槽盖板被广泛的应用在高速铁路工程当中,并且被纳入铁路行业暂行的技术条件,正在上升成为铁路行业的标准。为了能够满足一百三十兆帕抗压强度以及十六兆帕抗折强度,活性粉末混凝土制备过程中应该要加入圆截面纤维,并且纤维性能指标应该要满足规范的要求,活性粉煤灰混凝土当中的钢纤维掺入量不可以低于每立方米六十千克。无机复合型混凝土当中也提出了应该要添加短切纤维以及耐碱玻璃纤维网布,但是没有对其给出相应的技术要求。
  总结:
  首先铁路行业缺少针对纤维混凝土的标准以及规范,应该整个铁路工程不同结构标准中涉及到的纤维混凝土内容,制定铁路纤维混凝土结构设计、施工以及验收等相关的规范,从而有利于纤维混凝土在铁路工程当中的推广应用。其次钢纤维混凝土在高速铁路无砟轨道工程,比如轨道板以及道床板中的应用,需要综合考虑轨道电路绝缘的问题。最后基于钢纤维混凝土和成纤维混凝土性能特点以及其技术经济性,应该要找准纤维混凝土的应用场合,考虑在铁路工程中结构局部使用纤维混凝土。
  参考文献:
  [1]刘小根.层布式钢纤维混凝土力学行为研究及在路面工程中的应用[D].湘潭大学,2007.12(24):120-124
  [2]王萍.钢纤维水泥混凝土在公路工程中的应用研究[D].河北工业大学,2007.12(24):108-112

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