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第4章 CRTSII型板式轨道板裂缝预防措施及修补方法
4.1 裂缝控制标准
4.1.1 相关行业混凝土裂缝控制标准
⑴ 德国DIN1045-1标准
根据不同的暴露种类，将结构进行分析。根据结构分析确定的钢筋混凝土构件裂缝宽度容许值如表4-1所示。
表4-1 DIN1405-1中对裂缝宽度的限制要求
腐蚀环境 暴露种类 干燥或持续潮湿状态 潮湿，很少干燥； 湿度适 中；潮湿和干燥交替
钢筋混凝土构件裂缝宽度Wk/mm 0.4 0.3
钢筋有腐蚀，由于碳化作用引起的腐蚀风险 除海水以外的氯化物引起的配筋腐蚀 湿度适中；潮湿，很少干燥 0.3 潮湿和干燥交替特殊要求
特殊要求
注: 对于特殊结构物如桥梁、水箱、车库有更高的要求。
⑵ 欧洲混凝土委员会
根据混凝土结构耐久性要求、结构所处条件及荷载作用的情况，对允许的最大裂缝宽度做出了规定，如表4-2所示。
表4-2 EuroCode 裂缝宽度（mm）
环境条件类别 一（室内正常环境） 二（露天环境） 三（水位变动区） 四（海水浪溅、盐雾作用区）
按耐久性要求 短期荷载组合 ＞0. 40 ＞0. 30 ＞0. 25 ＞0. 15
长期荷载组合 ＞0. 35 ＞0. 25 ＞0. 20 ＞0. 10
＞0. 10 ＞0. 10 ＞0. 10 ＞0. 05 按防水性要求 ⑶ 日本土木学会与建筑学会
日本土木学会标准中把允许裂缝宽度与保护层厚度结合在一起考虑，这就能更好
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地反映裂缝对结构产生的危害。日本土木学会与建筑学会允许的裂缝控制宽度如表4-3所示。
表4-3 日本允许裂缝宽度
基准 土木学会混凝土标准说明书( 2002)
建筑学会混凝土结构开裂与对策( 设计、施工) 指南与解说( 2002) 注：c 为保护层厚度( mm) 。
环境条件 一般环境 腐蚀环境 特别严重 腐蚀环境 一般环境
允许裂缝控制宽度 异性钢筋，普通钢筋: 0.005 c，( PC钢材: 0. 004 c) 0.004 c 0.0035 c 0.3 mm
⑷ 美国混凝土协会( ACI)
ACI规定不同环境下钢筋混凝土允许裂缝宽度不同，如表4-4所示。
表4-4 ACI裂缝宽度限值
外部环境 允许最大裂缝宽度/mm 干燥空气 0. 40 高湿环境，泥土中 0. 30 溶盐 0. 18 海水(水位有变化) 0. 15 水箱或储水池 0. 10
⑸ 我国《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
钢筋混凝土和预应力混凝土构件应按所处环境类别和使用要求，选用相应的裂缝控制等级，并按下列规定进行受拉边缘应力或下截面裂缝宽度验算:
一级——严格要求不出现裂缝的构件； 二级——一般要求不出现裂缝的构件； 三级——允许出现裂缝的构件。
在荷载的标准组合下，并考虑长期作用影响的最大裂缝宽度，应符合下列规定: ωmax≤ωlim，如表4-5所示。
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表4-5 结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝控制宽度限值
环境类别
室内正常环境 室内潮湿，严寒寒冷地区露天与土接触环境 严寒寒冷地区冬季水位变动，滨海室外环境
三
0.2
一
—
三
0.2
二
—
钢筋混凝土结构
裂缝控制等级
三
预应力混凝土结构
裂缝控制等级
三
ωlim /mm
0.3（0.4）
ωlim /mm
0.2
⑹ 连续配筋混凝土路面
根据对已有CRCP 的调查，横向裂缝间距为0.3 m～0.6 m的路段破坏最多；横向裂缝间距为1.2 m～1.5 m的路段钢筋锈蚀最小；横向裂缝间距为1.5 m～2.5 m 的路段传荷能力最佳，弯沉及荷载应力最小；横向裂缝间距大于2.5 m的路段裂缝宽度较大，传荷能力减小并发生剥落。美国建议的裂缝间距为0.8 m～3.0 m，比利时建议的裂缝间距为1.0 m～4.0 m。裂缝宽度以不严重渗水为好，一般认为裂缝宽度应小于0.6 mm，低温下应不大于1.0 mm。
CRCP的配筋率通常是指纵向钢筋与混凝土的面积比，取值范围一般在0.5%～0.7%之间。配筋形式一般采用纵、横向变形钢筋搭接而成的钢筋网构造。钢筋网一般布置在板厚的1/3～1/2处，也有采用布置在板的上部及底部的双层钢筋网；钢筋的混凝土保护层最小厚度为6 cm。
4.1.2 无砟轨道裂缝控制标准
确定裂缝最大宽度所需考虑的因素主要为耐久性( 环境条件和构件使用条件)和外观要求。目前世界各国的规定不完全一致，但大致相同，如从结构耐久性要求，承载力要求及正常使用要求，最严格的允许裂缝宽度为 0.1 mm。近年来，许多国家已根据大量试验与泵送混凝土的经验将其放宽到0.2 mm。当结构所处的环境正常、保护层厚度满足设计要求、无侵蚀介质时，钢筋混凝土裂缝宽度可放宽至0.4 mm；在湿气及土中裂缝宽度为0.3mm；在海水及干湿交替中宽度为0.15 mm，沿钢筋的顺筋裂缝有害程度高，必须处理。根据各国不同规范确定的无砟轨道最大裂缝宽度如下表4-6 所示
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石家庄铁道大学毕业论文 表4-6 无砟轨道最大裂缝宽度
规范或组织 DIN1045
裂缝宽度 0.3 mm
说明 XC4 环境类别二
欧洲混凝土委员会
0.3 /0.25 mm
0.3 mm 为短期效应组合 0.25 mm 为长期效应组合
日本土木学会与建筑学会
混凝土结构设计规范
铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定
0.005c /0.3 mm
0.005c为耐久性要求 0.3 mm 为外观要求 环境类别为二、三
0.2 mm × c /30
由表4-6的对比分析可以看出，各国规范对于裂缝宽度的限制均较高，其中日本按耐久性要求的裂缝宽度最严，当保护层厚度为30mm时，最大裂缝宽度仅容许为0.15 mm；DIN1045和欧洲混凝土委员会规定稍宽，为0.3 mm；我国混凝土结构设计规范则规定为0.2mm，介于其中。日本属于海洋性气候，易受氯盐的侵蚀，为保证其结构的耐久性，故而从严规定其裂缝宽度限值。欧洲环境条件较好，其防止钢筋锈蚀，多采用加厚保护层和增加水泥含量等措施，其裂缝宽度限值稍松。我国幅员辽阔，各地气候条件不同，裂缝宽度限值宜参照我国混凝土结构设计规范，考虑保护层厚度的影响，即无砟轨道允许裂缝宽度限值取为0.2mm，当混凝土保护层厚度超过30mm 时，裂缝宽度允许值取0.2 mm与系数c/30的乘积(混凝土保护层以≥50 mm为宜)。隧道内排水良好、无腐蚀性环境时裂缝宽度可适当放宽，距离隧道洞口200 m以上的隧道内裂缝宽度标准可按室内正常环境择，即裂缝宽度允许值取0.3 mm (保护层厚度为30 mm时)。
4.2 裂缝的预防措施
轨道板产生裂缝的原因非常复杂，多数情况下都是各种因素共同作用的结果，因此在进行轨道板裂缝控制时，必须综合考虑不同的因素才能取得积极有效的防裂效果。
接下来从整体上对裂缝的防治进行分析如下。
4.2.1 优化结构设计
4.2.1.1 混凝土保护层厚度
一般情况下，上层纵向钢筋放置于轨枕桁架钢筋之上，其混凝土保护层厚度约为
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50 mm。在直线地段，由于轨道板表面设置横向排水坡，轨道板边缘处纵向钢筋的保护层厚度将不足50 mm，在这种情况下可对钢筋位置进行调整，将纵向钢筋调至横向钢筋的下边，如图4-7，保护层控制得当还可以有效的防治钢筋锈蚀裂缝的发生。
图4-7 调整钢筋位置增大保护层示意图
4.2.1.2 钢筋配置
裂缝宽度取决于钢筋量（或配筋率）。根据中铁第四勘察设计院的崔国庆研究，图4-8为裂缝宽度、间距和配筋率的关系。
图4-8 裂缝宽度、间距与配筋率关系
通过该研究成果可以看出，轨道板配筋率越大，最大裂缝宽度越小，裂缝的间
距越小；反之亦然。武广铁路客运专线设计中轨道板按0.8%～0.9%的配筋率进行配筋，裂缝设计控制宽度为0.15 mm，裂缝间距1～2m左右。
在钢筋量确定的情况下，采用较小直径的钢筋可增大钢筋与混凝土的接触面，从
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