[发明专利]无砟轨道自密实混凝土充填层缺陷定量检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种无砟轨道自密实混凝土充填层缺陷定量检测装置及方法。所述装置包括底板、金属格栅、填充颗粒、取样纸、计数装置；检测方法是将取样纸覆盖至测量区域表面对凹坑位置进行标定并临摹出凹坑的轮廓，然后将取样纸覆盖在金属格栅表面，将填充颗粒填充到取样纸上临摹的凹坑轮廓区域内的金属格栅中，收集填充在金属格栅中的填充颗粒并计算该缺陷轮廓面积；该装置可定量测试分析得到自密实混凝土填充层界面的缺陷率，从而可客观评价自密实混凝土充填层的灌注质量。本发明方法具有操作简单、使用便捷且科学合理等特点，适用范围广，尤其适用于板式无砟轨道充填层或类似结构混凝土施工质量的检验评价。

技术领域

本发明涉及高速铁路板式无砟轨道结构混凝土施工质量检测控制技术领域，具体涉及一种无砟轨道自密实混凝土充填层缺陷定量检测装置及方法；特别是指一种高速铁路Ⅲ型板式无砟轨道自密实混凝土充填层缺陷定量检测装置及方法。

背景技术

我国高速铁路建造技术取得了举世瞩目的成就，建设运营里程世界第一。目前，我国高速铁路轨道结构主要采用无砟轨道技术，其中涵盖了CRTSI型、CRTSⅡ型以及CRTSIII型等多种板式无砟轨道结构型式，充填层是上述轨道结构的关键部件和核心技术[1]。CRTSI型、CRTSⅡ型板式无砟轨道采用水泥乳化沥青砂浆充填层技术，是一种通过引进、吸收、消化再创新的无砟轨道技术；CRTSIII型板式无砟轨道结构采用自密实混凝土充填层技术，是拥有我国自主知识产权的无砟轨道结构新技术，其结构型式如图1所示。

由图1可以清晰看到，CRTSIII型板式无砟轨道结构的横断面从下至上由混凝土支撑层8、自密实混凝土填充层9、预制轨道板10以及扣件和钢轨等几部分组成，其中自密实混凝土充填层是其关键结构层，承担调整、支承、传力等功能，自密实混凝土充填层质量攸关整个轨道结构的性能。自密实混凝土充填层是在底部支撑层施工完成、上部预制轨道板放置调平以及两侧支好模板后进行施工完成的。显然，对一个前后、左右以及上下6个面都封闭的密闭水平空间中进行混凝土浇筑施工是件异常困难的事情，而且密闭空间内还存在钢筋网等阻碍，施工过程中不允许外力振捣，只能依靠混凝土自身重力充填整个密闭空间，这就要求新拌自密实混凝土具有非常优异的工作性能和更严格的灌注工艺。一旦新拌自密实混凝土工作性能欠佳或灌注工艺不合格，填充层自密实板面将出现浮浆、发泡层和大气泡群等质量问题。为科学评价用于CRTSIII板式轨道充填层自密实混凝土的灌注质量，我国相关单位如中国铁道科学研究院、中南大学的研究人员做出了不少努力，编制了《高速铁路CRTSIII板式无砟轨道充填层自密实混凝土暂行技术条件》[2]，对CRTSIII型板式无砟轨填充层自密实混凝土灌注质量提出要求：自密实混凝土板面无泌水现象、无松软发泡层、无可见裂纹、无明显水纹，无面积大于50cm²以上的气泡，面积6cm²及以上气泡的面积之和不宜超过板面积的2％，但其中未有自密实混凝土充填层与轨道板界面缺陷定量测试方法。

目前，自密实混凝土充填层与轨道板界面缺陷的测量可采用图像分析软件Imagepro-plus，但该软件在图像处理时要求缺陷与板面间存在较大对比度，操作较复杂，不利于现场推广。目前，在现场通常是通过目测法对自密实混凝土灌注质量进行评价，评价结果过于主观。由于自密实混凝土充填层与轨道板界面缺陷形状、分布不规则且现场条件有限，导致对缺陷定量统计较困难。因此，快速、准确测量自密实混凝土充填层与轨道板界面缺陷对混凝土灌注质量评价显得非常关键。

本发明所涉及的施工对象——板式轨道充填层是一类特殊的结构，对自密实混凝土性能及灌注工艺提出了更为苛刻的要求，浇筑后的自密实混凝土必须能够与顶层的高强度预制混凝土轨道板粘结良好，这就要求浇筑后的充填层自密实混凝土整体均匀性好，自密实混凝土充填层与轨道板界面不出现浆体层或大气泡群等缺陷。目前，在施工现场多采用目测法对界面缺陷进行判断，无法定量评价自密实混凝土灌注质量。为此，本发明通过大量实践，针对CRTSIII型板式轨道充填层自密实混凝土灌注质量的科学、定量评价难题，发明了一种测量自密实混凝土充填层与轨道板间界面缺陷定量测试装置和方法，从而保证充填层自密实混凝土灌注质量评价的准确性，确保高速铁路无砟轨道结构服役性能和运营安全。

发明内容