隨著鐵路網(wǎng)，特別是電氣化鐵路網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)，混凝土接觸網(wǎng)支柱的廣泛使用，支柱裂縫問題已越來越引起了重視。

根據(jù)中華人民共和國鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《橫腹桿式預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)支柱》（TB/T2286-1997）的規(guī)定，混凝土接觸網(wǎng)支柱合格品翼緣不得有裂縫；一根橫腹桿最多出現(xiàn)兩條裂縫，且每側(cè)總裂縫數(shù)不超過5條，且未貫通；支柱其它部位裂縫不得多于兩條，且裂縫寬度不得超過0.1mm，長度不得大于裂縫所在截面高度的1/2。

混凝土接觸網(wǎng)支柱因裂縫使支柱預(yù)應(yīng)力損失而達(dá)不到支柱設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)容量，從而影響支柱的使用或工程質(zhì)量，同時，混凝土接觸網(wǎng)支柱因裂縫使鋼筋銹蝕而造成支柱過早破壞，甚至混凝土接觸網(wǎng)支柱因裂縫不符合TB/T2286-1997標(biāo)準(zhǔn)而直接成為不合格品。

1 混凝土接觸網(wǎng)支柱裂縫產(chǎn)生原因的分析及減少支柱裂縫產(chǎn)生的技術(shù)措施

混凝土接觸網(wǎng)支柱的生產(chǎn)是一個連續(xù)的流水作業(yè)過程，在這個生產(chǎn)過程中，原材料的選用，每道工序的操作對混凝土接觸網(wǎng)支柱裂縫的產(chǎn)生都有密切關(guān)系。

1.1 主筋加工

嚴(yán)格控制主筋下料長度的相對差值。

《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（GB50204-92）規(guī)定，鋼絲束兩端采用鐓頭夾具時，同一束中各根鋼絲下料長度的相對差值，應(yīng)不大于鋼絲束長度的1/5000且不大于5mm。主筋下料長度的相對偏差大小，直接造成主筋張拉力明顯分布不均，當(dāng)主筋放張后，混凝土接觸網(wǎng)支柱因應(yīng)力嚴(yán)重分布不均而引起支柱彎曲和裂縫。為嚴(yán)格控制主筋下料長度，引進新設(shè)備GJC-Ⅱ鋼筋定長剪切機是解決此問題的主要手段，該機對高強碳素鋼絲剪切長度相對誤差不大于1mm，能充分滿足GB50204-92對鋼筋長度誤差的要求。

1.2 綁扎加強副筋網(wǎng)片

因主筋放張后，主筋與混凝土握裹力不足而產(chǎn)生滑移現(xiàn)象，造成混凝土局部受拉，拉應(yīng)力超過混凝土此時的極限抗拉強度而產(chǎn)生裂縫。為此，在支柱大頭綁扎加強副筋網(wǎng)片，網(wǎng)片形狀如圖1。

主筋與加強副筋網(wǎng)片因扎為一體，與混凝土的接觸面積增大，主筋放張后，主筋與混凝土的摩阻力增大而不產(chǎn)生滑移現(xiàn)象，混凝土無局部受拉現(xiàn)象，從而減少了裂縫的產(chǎn)生。

1.3 主筋張拉、調(diào)整

選擇適當(dāng)?shù)膹埨�控制�?yīng)力，對于長細(xì)比較大的混凝土接觸網(wǎng)支柱而言相當(dāng)重要，若張拉控制應(yīng)力取值過高，高強碳素鋼絲易被拉斷，不安全因素增加，錨夾具壓縮變形增大，預(yù)應(yīng)力損失嚴(yán)重，特別是對整束鋼絲的張拉，隨著張拉力的提高，由下料長度的相對差值，鐓頭偏差、鋼筋局部彎曲等因素引起的各鋼筋之間應(yīng)力的差異將更為嚴(yán)重，這種差異造成混凝土接觸網(wǎng)支柱的預(yù)應(yīng)力嚴(yán)重分布不均，從而使支柱產(chǎn)生裂縫。如果張拉控制應(yīng)力取值過低，則混凝土接觸網(wǎng)支柱預(yù)應(yīng)力很小，支柱抗裂性能明顯降低而產(chǎn)生裂縫。

由實踐表明，高強度碳素鋼絲的張拉控制應(yīng)力最佳取值為0.5f_ptk≤δ_con≤0.8f_ptk（δ_con--預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力;f_ptk--預(yù)應(yīng)力筋極限抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值）。

《橫腹桿式預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)支柱》（TB/T226-1997）中規(guī)定，預(yù)應(yīng)力主筋的混凝土保護層厚度不得小于20mm。保護層厚度偏小時，主筋周圍混凝土局部壓力偏大，混凝土內(nèi)部本身存在的微細(xì)裂縫受力而發(fā)展，從而使支柱表面產(chǎn)生裂縫。為此，主筋在受拉前，應(yīng)調(diào)整混凝土保護層，使其厚度大于20mm。

1.4 嚴(yán)格控制骨料質(zhì)量

砂石在混凝土中主要起骨架作用，為保證混凝土接觸網(wǎng)支柱的質(zhì)量，制成均勻密實、高強度的預(yù)應(yīng)力混凝土，必須嚴(yán)格控制砂、石骨料的質(zhì)量。

砂子的顆粒級配是衡量砂子質(zhì)量的一個重要條件。顆粒搭配比例不適當(dāng)，則砂子的空隙率就大，需要填滿空隙的水泥漿就越多，則所需水泥量就較大�；炷�土中水泥用量過大時，不僅提高了混凝土成本，而且導(dǎo)致高水化熱，高蠕變與收縮，從而極易引起支柱產(chǎn)生裂縫。

砂子的粗細(xì)程度，體現(xiàn)在砂子的總表面積上，砂總表面積大小影響著混凝土的水泥用量，從而影響著支柱裂縫的產(chǎn)生。

根據(jù)我國《普通混凝土用砂的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法》（JGJ52-92）的規(guī)定由，表1算出的實際累計篩余率必須處于表2的任何一個級配區(qū)的范圍內(nèi)，才可以認(rèn)為砂子的顆粒級配合格。

級配曲線符合Ⅱ區(qū)的砂，粗細(xì)程度適中，級配最好，Ⅰ區(qū)的砂粗粒較多，保水性差，宜于配制水泥用量較多或流動性較小的普通混凝土，Ⅲ區(qū)砂顆粒偏細(xì)，用它配制的普通混凝土，粘聚性略大，保水性較好，易振搗，但干縮性較大，表面易產(chǎn)生裂縫。

砂中含有的粘土，淤泥和塵屑粘附在砂表面，妨礙硬化水泥漿與砂的粘結(jié)，既會降低混凝土強度，又會增大混凝土的收縮，這極易引起混凝土接觸網(wǎng)支柱產(chǎn)生裂縫。

根據(jù)試驗表明，選用級配區(qū)為Ⅱ區(qū)，細(xì)度模數(shù)MX=3.0～0.3的中砂，且較潔凈的河砂作為混凝土接觸網(wǎng)支柱用砂，能充分避免選用其它砂子所引起的支柱裂縫問題。

粗骨料石子的顆粒級配的好壞，直接反映出骨料的空隙率，從而影響水泥用量。

混凝土接觸網(wǎng)支柱的混凝土強度大小，是其抗裂性能的重要指標(biāo)，石子作為混凝土的主要骨料，是影響混凝土強度指標(biāo)之一，因此石子應(yīng)具有足夠的強度�！惰F路混凝土制品工廠試驗規(guī)程》（TB/T2173-90）規(guī)定，用立方體強度作檢驗時，石子制成的5cm×5cm×5cm立方體試件，在水飽和狀態(tài)下，其極限強度與所采用的混凝土等級之比不應(yīng)小于1.5倍，但在一般情況下，火成巖試件的強度不宜低于80MPa，變質(zhì)巖試件不宜低于60MPa，水成巖不宜低于30MPa。

石子顆粒形狀以接近立方體或球體為好，粗骨料顆粒形狀偏離“球體”愈遠(yuǎn)，混凝土中應(yīng)力集中的程度愈高，混凝土的強度也愈低，混凝土接觸網(wǎng)支柱也越容易產(chǎn)生裂縫，骨料中圓形顆粒愈多，其空隙率愈小，水泥用量減少則不易產(chǎn)生裂縫。

經(jīng)實踐表明，選用5～20mm表面光滑，少棱角，比較潔凈的河卵石不僅強度高，粒級配好，而且其圓形顆粒多，能很好地控制支柱裂縫的產(chǎn)生。

1.5 混凝土外加劑--減水劑

未摻外加劑的混凝土，其水泥、水的用量都大大增加，混凝土強度得不到改善，因水泥用量大，造成混凝土收縮變形大而產(chǎn)生裂縫；摻用減水劑的混凝土，其用水量可減少10～15%，抗壓強度可提高15～20%，另外，還可減慢水泥水化初期的水化放熱速度，能改善混凝土內(nèi)部的溫度應(yīng)力，減少混凝土裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生。

1.6 混凝土的配合比

高強混凝土（抗壓強度大于50MPa），早期強度和密實性有所提高，而徐變和干縮則隨之減小，從而減少了混凝土支柱裂縫的產(chǎn)生。

要配制出高強混凝土，除采用高標(biāo)號水泥，選擇優(yōu)質(zhì)骨料，使用減水劑外，還要考慮拌制混凝土的水量，水泥用量及砂率。

理論上普通水泥完全水化約需水泥重的23%左右的水，而實際用水量在未摻減水劑的情況下，往往是水泥重量的40～70%，為減少拌合混凝土中游離水分的數(shù)量，降低水灰比，摻用減水劑，減少用水量以提高混凝土強度，增加了混凝土的抗裂性能。

水泥用量的大小，很大程度上影響著支柱裂縫的產(chǎn)生，高標(biāo)號普通水泥，其水化熱較高，水泥用量的提高，只能在一定范圍內(nèi)可以獲得較高的混凝土強度，但是，增多水泥除會增大混凝土成本外，水泥與水作用，會釋放大量的熱量，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易發(fā)散，致使混凝土接觸網(wǎng)支柱因過大的熱膨脹而產(chǎn)較大的裂縫，另外，還會使混凝土產(chǎn)生較大的收縮與徐變變形而使支柱產(chǎn)生裂縫。因此，在配制高強混凝土?xí)r，一般水泥用量以500kg/m³左右為宜。

砂率的大小，直接影響著混凝土的和易性，為使混凝土具有較好的流動性，粘聚性，保水性，配制高強混凝土一般選用較小的砂率，一般介于0.25～0.32。

根據(jù)生產(chǎn)實踐，生產(chǎn)混凝土接觸網(wǎng)支柱的混凝土配合比為：水泥∶砂∶石∶水∶減水劑=1∶1.18 ∶2.75∶0.35∶0.035，其中水泥用量為470kg/m³，砂率=（1.18/1.18+2.75）×100%=30%。合適的混凝土配合比，能很好地解決混凝土接觸網(wǎng)支柱裂縫問題。

1.7 振搗成型

混凝土振搗的密實程度，直接影響著混凝土強度的高低。采用振搗器振動，能使混凝土拌合物灌注后更加密實，從而降低混凝土的孔隙率，減小混凝土的收縮量，從而獲得更高的強度，增強了混凝土的抗裂性。

沖擊式振動平臺，其擊振力是由偏心裝置上兩行頻率相同、轉(zhuǎn)向相反的偏心塊高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的，其只有上下單向振動而無前后左右的擺動，實踐證明，使用沖擊式振動平臺，混凝土振實效果良好。在振動成型時，使混凝土表面呈現(xiàn)浮漿和不再沉落為止，既防止了因振動時間過短而造成混凝土不密實，空隙率較大，又防止振動時間過長而造成混凝土發(fā)生分層離析現(xiàn)象，進而影響混凝土強度以致引志支柱裂縫產(chǎn)生。

1.8 混凝土接觸網(wǎng)支柱的養(yǎng)護

混凝土接觸網(wǎng)支柱澆搗成型后，必須進行養(yǎng)護。養(yǎng)護方法一般分為自然養(yǎng)護和蒸汽養(yǎng)護，現(xiàn)在主要談?wù)労笠环N養(yǎng)護方法。

蒸汽養(yǎng)護主要用于預(yù)制廠內(nèi)構(gòu)件的生產(chǎn)，蒸汽養(yǎng)護對混凝土支柱來說，既有溫度又有濕度，溫度升高，水泥水化作用加快，混凝土強度發(fā)展較快。濕度大，可減少水分蒸發(fā)甚至吸收周圍水分，使未水化的水泥內(nèi)核繼續(xù)水化。蒸汽養(yǎng)護分為靜停、升溫、恒溫、降溫幾個階段，每一階段執(zhí)行情況的好壞直接關(guān)系到混凝土接觸網(wǎng)支柱裂縫的產(chǎn)生。

靜停階段：靜停的主要作用是使支柱混凝土具有一定的強度，能抵抗由于蒸養(yǎng)升溫所引起的體積膨脹，從而可防止支柱裂縫的產(chǎn)生。

升溫階段：當(dāng)溫度驟然上升時，由于高標(biāo)號水泥水化熱大，水泥與水作用放出巨大的熱量，水化熱積聚在混凝土內(nèi)部不易發(fā)散而引起混凝土的體積膨脹，從而使混凝土支柱產(chǎn)生裂縫。因此，為防止溫度驟然上升而引起混凝土支柱產(chǎn)生裂縫，升溫速度應(yīng)緩慢進行。

恒溫階段：這是水泥與水激烈作用，混凝土強度增長最快的階段。為使水泥充分水化，恒溫溫度適宜為60～80℃，同時應(yīng)保持90～100%的相對濕度。恒溫應(yīng)有充分的時間，使水泥得到充分水化而混凝土達(dá)到足夠的強度，增加其抗裂性能。

降溫階段：混凝土高溫蒸養(yǎng)后硬化產(chǎn)生強度，水泥水化熱積聚，使混凝土內(nèi)部溫度很高。降溫太快，混凝土接觸網(wǎng)支柱內(nèi)部與外表溫差懸殊是導(dǎo)致其表面產(chǎn)生裂縫的重要原因。因此，對降溫速度要加以適當(dāng)控制，防止因混凝土內(nèi)外溫差引起的溫度應(yīng)力而使混凝土產(chǎn)生溫度裂縫，如果在干燥環(huán)境中，混凝土的硬化會隨著水分的不斷蒸發(fā)而逐漸停止，甚至引起干縮裂縫。在14d齡期內(nèi)，如不保持混凝土潮濕狀態(tài)，則強度會顯著下降。因此，為了保證混凝土強度不斷增長，防止混凝土干縮裂縫，支柱脫模后，應(yīng)在室外灑水養(yǎng)護14天。

1.9 混凝土接觸網(wǎng)支柱模具拆模

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，預(yù)應(yīng)力筋放張后對混凝土產(chǎn)生壓應(yīng)力，距柱底200mm處，支柱截面形狀發(fā)生急劇變化而引起局部高峰應(yīng)力，形成應(yīng)力集中現(xiàn)象而使支柱產(chǎn)生裂縫。

為了既能滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求，又能減少因應(yīng)力集中而產(chǎn)生的裂縫，經(jīng)實踐證明，把急劇變化的截面改為緩慢變化截面，能收到預(yù)期效果�；炷�土接觸網(wǎng)支柱倒角前后如圖2和圖3。

2 結(jié)語

上述分析了預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)支柱產(chǎn)生裂縫的主要原因，為了減少預(yù)應(yīng)力混凝土接觸網(wǎng)支柱裂縫的產(chǎn)生，應(yīng)加強原材料質(zhì)量及生產(chǎn)過程質(zhì)量的控制。