[发明专利]一种CRTS II型板式轨道结构缝隙的憎水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及高速铁路轨道养护维修技术和建筑材料领域，具体是指一种高铁CRTS II型板式轨道结构缝隙的憎水处理方法 

背景技术

高速铁路采用的CRTS II型板式轨道结构特点是纵向连续和竖向层叠，就纵向而言，连续无缝钢轨、轨道板通过张拉锁件和静砸螺纹钢纵连、底座板连续浇筑；就自上而下的竖向来说，它是由钢轨和扣件、预制混凝土轨道板、水泥乳化沥青砂浆充填层(简称砂浆充填层)、混凝土底座板或支承层等部件构成的层叠结构；因此，除钢轨外，CRTS II型板式轨道结构中存在大量各部件间的结合界面。 

高速铁路建设阶段和运营过程中，因环境温度、湿度、雨水和高速列车动荷载的作用而使结构部件开裂和部件间结合界面产生裂缝，缝隙。例如，轨道板与水泥乳化沥青砂浆充填层的层间离缝和轨道板间宽窄缝处裂缝；连续浇筑的混凝土底座板或支撑层的横向裂缝；轨道板上预设沟槽和水泥乳化沥青砂浆充填层的垂直裂缝等，将其统称为板式轨道结构缝隙。这些缝隙形成的主因是环境温度和湿度的变化，混凝土、水泥乳化沥青砂浆等水泥基材料的热胀冷缩、湿胀干缩变形，使得轨道结构中各部件间结合界面或部件内薄弱处开裂，形成缝隙；另一方面，竖向层叠结构会因环境温度的交替变化，形成竖向温度梯度，从而导致各部件及其不同部位发生不一致的竖向位移，使得层间结合界面出现层间离缝。这些缝隙的特点是：其一，宽度较小，一般层间离缝为1mm以内，最大约为2mm；宽窄缝处的裂缝宽度一般为1～2mm；轨道板沟槽处微裂缝约为0.2～0.5mm；底座板或支撑层和砂浆充填层上的垂直裂缝宽度约为0.5mm左右；其二，轨道结构缝隙宽度随温度变化和升降温速度而不断变化，环境温度升高或下降，缝隙宽度会随之加大或减小，其规律取决于轨道结构内部的温度场和水泥基材料的热变形特性，环境温度升降速度越快，轨道结构内竖向温度梯度越大，层间缝隙宽度越大；环境温度变化幅度越大，结构缝隙越宽。 

CRTS II型板式轨道结构缝隙的存在将大大地增加轨道结构过早劣化，使用寿命缩短，甚至完全失稳而严重威胁高速动车组运行安全的风险。其破坏机理涉及缝隙内水、高速动车组施加的动荷载及二者的耦合作用，当CRTS II型板式轨道结构中存在层间离缝、宽窄缝处裂缝、轨道板与底座板或支撑层以及砂浆充填层中裂缝时，由于混凝土和水泥乳化沥青砂浆的亲水性，雨水会侵入或通过毛细现象“吸入”这些缝隙中，并渗入材料内部的毛细孔隙中， 达到不同的饱水度。缝隙内水与动荷载的耦合将产生两种破坏作用，其一是高速动荷载作用使缝隙或毛细孔隙内水产生动水压，引起结构缝隙和部件内孔缝扩展和延伸，直至碎裂破坏；其二是混凝土和水泥乳化沥青砂浆中氢氧化钙溶于毛细孔隙和缝隙内的水中，在动荷载作用下，缝隙内水快速挤出，导致混凝土轨道板、砂浆充填层和混凝土底座板或支撑层发生钙溶蚀现象，产生内部损伤，力学性能下降，直至破坏。此外，水泥乳化沥青砂浆是一种有机-无机复合材料，存在大量沥青-水泥水化物、沥青-砂子等有机-无机相界面，水侵入这些有机-无机相界面，使得板式轨道结构中水泥乳化沥青砂浆充填层发生“软化”，从而导致水泥乳化沥青砂浆充填层的抗压强度和弹性模量均随其饱水度的增加而降低，最大降低幅度可达40％以上，并可能发生完全失效。砂浆充填层的失效将直接导致整个板式轨道结构的失稳和破坏，威胁行车的平顺性和安全性。 

所以，CRTS II型板式轨道结构缝隙一旦出现，雨水侵入缝隙并通过缝隙渗入部件内毛细孔隙中，雨水-动载耦合作用将加快各部件的劣化和破坏过程，缩短板式轨道结构的使用寿命，严重威胁高速列车运行的安全性。因此，急需采用有效措施对CRTS II型板式轨道结构缝隙进行处理，以阻止雨水的侵入或“吸入”。 

各种混凝土结构物也存在各种裂缝和构件间伸缩缝，为防止水进入这些缝隙，在现行有关规范和标准中，一般采用以下三种方法： 

方法一，对于宽度较小的缝隙，用有机合成树脂胶填入缝隙中使之修复，常用的有机树脂是环氧树脂、聚氨酯树脂和聚丙烯晴树脂等，不但可修复混凝土构件上的裂缝，而且还有一定的补强作用。或者采用嵌缝密封材料填入宽度较大的缝隙中，以阻止水进入或渗入。 

方法二，用渗透性防水材料喷洒在混凝土构件表面，常用的有深度渗透性密封剂(DPS)，它们渗入微小缝隙中并与混凝土中的氢氧化钙反应形成不溶性凝胶物填塞微小裂缝并使之修复。 

方法三，在混凝土构件或构筑物表面覆盖一层防水材料，使之与外部雨水隔绝。如屋面和地下防水工程，常用的防水材料品种很多，如有机合成防水卷材、沥青基防水卷材、溶剂型防水涂料、水乳型防水涂料等。