一种处理crts ii型板式无砟轨道板接缝处裂缝的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种裂缝宽度变化幅度很大的钢筋混凝土结构耐久性改善措施，具体 涉及处理CRTS II型板式无砟轨道板接缝处裂缝的方法。
【背景技术】
[0002] CRTS II型板式无砟轨道结构是我国高速铁路（客运专线）采用的主要轨道结构型 式之一，已应用于京津、京沪、京石武、沪杭、杭甬、合蚌、津秦、杭长等高速铁路（客运专线） 中，应用总里程接近双线5000公里。CRTS II型板式无砟轨道结构具有平顺性高、整体性强、 稳定性好的优点，但其结构复杂、施工工艺控制难度大、水泥乳化沥青砂浆与纵连结构环境 敏感性高。CRTS II型板式无砟轨道结构主要由60kg/m钢轨、弹性扣件、预制轨道板、水泥乳 化沥青砂浆充填层（简称砂浆充填层）和混凝土底座板或支承层等部件组成。普通地段轨 道结构高度为：钢轨（176mm) +扣件、承轨台（73mm) +轨道板（200mm) +砂衆充填层（30mm) + 支承层（300mm)或底座板（200mm)=轨道高度（779mm或679mm)。轨道板、底座板（或支承 层）为纵向连续结构，轨道结构的整体性和稳定性较好。
[0003] 轨道板纵连是CRTS II型板式无砟轨道的突出特点之一。轨道板均为工厂预制， 其标准尺寸为6450mmX 2550mmX 200mm，轨道板通过砂衆充填层与混凝土底座板粘结成为 "三明治"叠合结构，轨道板通过精乳螺纹钢连接为整体。轨道板间存在一宽缝和窄缝，宽缝 宽度约210mm，采用C50膨胀混凝土浇筑轨道板间的宽窄缝。由于新老混凝土间界面粘结效 果不理想，并且在温度荷载作用下混凝土轨道板温度伸缩效应明显，在新老混凝土界面极 易形成裂缝。据调查，几乎所有轨道板接缝处都存在开裂现象，裂缝宽度处于〇. l_2mm。
[0004] 板间接缝开裂使雨水容易渗入轨道结构内部，有三重劣化作用，其一，雨水渗入 砂浆充填层，侵蚀了砂浆充填层；其二，雨水渗入降低了轨道结构的电绝缘性能，可能影响 轨道结构的电气化性能；其三，雨水可能加速轨道结构内部钢筋的锈蚀，降低轨道结构的耐 久性。因此，控制板间接缝处雨水的渗入是保证无砟轨道结构耐久性的重要技术措施。
[0005] 虽然，国内外土木工程领域对混凝土结构接缝及裂缝的处理已有许多成功的经 验，但与其它结构相比，CRTS II型板式无砟轨道宽接缝处裂缝具有显著的特点：第一、环境 温度作用下裂缝宽度变化幅度大，裂缝的最小和最大值可相差300% ;第二、裂缝长期处于 复杂的疲劳荷载作用，疲劳荷载包括日温度作用、年温度作用及列车振动荷载。复杂的裂缝 特征对裂缝的处理方案提出了极为严苛的要求。轨道板间裂缝动态变化特征的掌握是裂缝 处理方案及材料性能要求的基础。
[0006] 中国实用新型专利（公开号CN203977236U)公开了一种用于高速铁路CRTS II型 板式无砟轨道宽接缝结构，具体公开了先对接缝切割成U型或V型切缝，上口宽度为lcm~ 5cm，高度为lcm~5cm再在切缝中填充有机硅树脂、聚氨酯或聚脲等防水型材料中的一种， 得到无砟轨道宽接缝结构。但是该无砟轨道宽接缝结构的修补存在一些缺陷：一方面，天窗 作业时间（一般只能为凌晨0 :〇〇~4 :00)，沿轨道结构横断面切割出lcm~5cm宽的缝操 作不便，尤其是在钢轨下，较难切割出较宽的缝；另一方面，有机硅、聚氨酯及聚脲材料各有 优缺点，例如，有机硅材料耐久性良好，而力学性能不如其它两种材料，聚氨酯及聚脲材料 的粘结性能及力学性能较好，而耐久性不如有机硅。而CRTS II型轨道宽接缝处的嵌缝材 料需要良好的耐久性及力学性能，单一材料或改性材料难以达到良好效果或价格很高。
【发明内容】
[0007] 针对现有的CRTS II型板式无砟轨道结构宽接缝裂缝处理存在的诸多问题，本发 明的目的在于提供一种修补高速铁路CRTS II型板式无砟轨道宽接缝处裂缝的方法，该方 法操作简单、快速，且可以较好保证CRTS II型板式无砟轨道宽接缝裂缝修补的效果。
[0008] 为了实现本发明的技术目的，本发明提供了一种处理CRTS II型板式无砟轨道板 接缝处裂缝的方法，该方法包括以下步骤：
[0009] 步骤一：切缝
[0010] 沿CRTS II型板式无砟轨道板接缝处的裂缝进行切割，控制切缝宽度在5± 1mm、 深度为15~20mm范围内；
[0011] 步骤二：清洗
[0012] 采用水或有机溶剂对切缝进行清洗、干燥；
[0013] 步骤三：填充
[0014] 先在切缝中注入高度为10~15mm的低粘度聚氨酯层，待低粘度聚氨酯层表干后， 在切缝中进一步注入高粘度有机硅材料，直到高粘度有机硅材料充满切缝后，将高粘度有 机硅材料表面刮平。
[0015] 本发明的方案通过选择低粘度聚氨酯和高粘度有机硅材料复合使用，能控制切缝 处于较窄的宽度范围实现CRTS II型板式无砟轨道板接缝处裂缝的修补。本发明控制切缝 在较窄范围内，降低了修补难度以及缩短修补作业的时间，效率大大提高。在此基础上，本 发明通过低粘度聚氨酯在切缝内部填充较高的厚度，主要起到力学性能和防水性能，同时 将高粘度有机硅材料填充在切缝表面主要起到防老化和防水性能，较薄的高粘度有机硅材 料层能很好地保护低粘度聚氨酯层，防止其老化，而较厚层的低粘度聚氨酯能很好地保持 力学性能及防水效果，且在承受低幅高频荷载以及高幅低频荷载的情况下，仍然能保持很 好的粘结性能，起到良好防水效果，较好的保证了无砟轨道板结构的使用寿命。
[0016] 本发明的处理CRTS II型板式无砟轨道板接缝处裂缝的方法还包括以下优选方 案：
[0017] 优选的方案中低粘度聚氨酯性能满足：粘度：彡600mpa. S，按GB/T 7193测试；表 干时间45min;流平性：光滑平整；弹性恢复率：多70%，以定伸100%时为标准；拉伸强 度：在25°C时，彡0? 4MPa，在-20°C时，彡2. OMPa ;断裂伸长率：多400% ;粘结性能：与混凝 土粘结，断裂破坏时80%面积为内聚破坏，冷拉热压幅度为25%，循环15次后，无破坏；振 动疲劳性能：5%的变形，10000次后，无破坏；热性能：80±2°C，168±lh，以定伸100%时为 标准，无破坏。本发明选用的低粘度聚氨酯可以为常规的市售低粘度聚氨酯（如可购买于 安徽中铁工程材料有限公司）。如果采用优选方案中的聚氨酯具有更好的力学性能。
[0018] 优选的方案中高粘度有机硅材料性能满足：流动性：下垂度，N型，垂直方向< 2/ mm，水平方向无变形；表干时间：< 45min;挤出性能：彡80mL/min;弹性恢复率：彡70%， 以定伸100%时为标准；拉伸强度，在25°C时，彡0. 4MPa，在-20°C时，彡2. OMPa;断裂伸 长率：多400% ;耐水性能：20±1°C，水浸96h，以定伸100%时为标准，无破坏；耐热性能： 80±2°(：，热处理168±111，以定伸100%时为标准，无破坏；耐老化性能：45±2°(：，紫外光照 240 ± lh，以定伸100 %时为标准，无破坏；耐碱腐蚀性能：在饱和Ca (OH) 2和0. 1 % NaOH，浸 泡处理168h，以定伸100%时为标准，无破坏；质量损失率< 6%。本发明选用的高粘度有机 硅材料可以为常规的市售高粘度有机硅材料（如可购买于安徽中铁工程材料有限公司）。 如果采用优选方案中的高粘度有机硅材料具有更好的耐老化性能。
[0019] 优选的方案中在切缝中注入低粘度聚氨酯及高粘度有机硅材料的过程控制切缝 环境温度在10~30°c范围内。本发明优选的方案中对纵连轨道板芯部温度变化与裂缝宽 度的关系进行了研究，基于轨道板芯部温度升高1°C，裂缝宽度约缩小0. 021_，另外，高速 列车通过时，无砟轨道处于高频低幅竖向荷载作用。因此，裂缝修补材料需承受低幅高频荷 载（日温度作用和列车荷载作用）以及高幅低频（年温度作用）荷载的作用。基于此特征， 本发明进一步提出了材料的拉伸压缩性能、断裂伸长率、疲劳性能等性能要求。以上技术指 标的提出，更好的保证了修