近半個世紀來， 混凝土軌枕的科研設計、 生產技術、 鋪設使用等各方面都取得了很大的進展， 鋪設里程已達 71500km。 現有線路上的混凝土軌枕數量已達到 1. 6 億根， 為國家節(jié)約了大量的木材， 并改善了軌道性能。軌枕混凝土屬于干硬性混凝土， 具有水膠比小、砂率低、 硬化快、 強度高、 節(jié)約水泥等一系列優(yōu)點。 生產過程中， 為加快模具周轉、 縮短生產周期， 一般采用高溫蒸汽養(yǎng)護。因此，軌枕混凝土生產成本較低并且生產加工速度較快。
    然而， 幾十年來， 混凝土軌枕不斷發(fā)生劣化損傷，為保證行車安全， 必須經常從營運線路上對劣損的軌枕進行更換。 有資料表明，要更換新的軌枕，其費用往往是一根軌枕本身造價的 4 ~ 5 倍。 經分析研究， 軌枕過早損傷劣化的一個重要原因是受到外界各種物理和化學的破壞作用而失效。其中在寒冷地區(qū)，凍融破壞是混凝土結構和構件損傷破壞的重要原因之一。因此，必須提高軌枕混凝土的抗凍融性能以保證軌枕的正常使用壽命。為此，我們針對軌枕混凝土的特點， 在軌枕混凝土中摻加聚丙烯晴纖維后對抗凍性能的影響進行了初步研究， 希望和同行一起探討并共同尋求提高軌枕混凝土耐久性能的有效途徑。

軌 枕 混 凝 土 設 計 強 度 等 級 C60， 膠 結 材 用 量480kg m3 , 摻合料用量 24%。 試驗結果表明，聚丙烯腈纖維加入混凝土后，容易攪拌，使用方便，沒有出現結團等現象。這是由于聚丙烯腈纖維的分子結構具有極性腈基（CN）， 這個基團賦予了聚丙烯腈纖維良好的親水性， 并且其比重大于水， 不會漂浮在水面， 因而在混凝土中分散得十分均勻。 并且由于聚丙烯腈纖維的直徑非常細小， 每 kg 長度為4mm 纖維的數量高達 8 . 76 億根，在混凝土中易形成亂向網絡結構， 使得混凝土的粘稠度增加， 減少了混凝土的泌水，使混凝土的勻質性能得到很大改善。從凍融循環(huán)試驗結果來看， 在同樣的混凝土配合比條件下， 未摻纖維的軌枕混凝土在經歷了不到 200 次凍融循環(huán)后就遭到破壞， 而摻入纖維后混凝土的抗凍融循環(huán)能力得到很大的提高， 凍融循環(huán)能力超過了 300 次， 編號 GO2 試件的抗凍融循環(huán)次數達到了 800 次， 這對于混凝土軌枕在極度惡劣環(huán)境條件下的使用提供了一條可供參考的技術途徑。

混凝土的抗凍性是指混凝土在水飽和狀態(tài)下能經受多次凍融作用而不被破壞， 同時也不顯著降低強度的性能。 混凝土受凍融循環(huán)往往是導致混凝土劣化的主要原因。 混凝土受凍融作用破壞的原因， 主要是由于混凝土內部孔隙中的水， 在負溫下結冰后體積膨脹造成的靜水壓力和因冰水蒸汽壓差別推動未凍水。

向凍結區(qū)的遷移所造成的滲透壓力。 當這兩種壓力所產生的內應力超過混凝土的抗拉強度時， 混凝土就會產生裂縫，多次凍融使裂縫不斷擴展直至破壞。軌枕混凝土雖設計強度較高， 但因軌枕混凝土屬于干硬性混凝土且需要在高溫條件下養(yǎng)護， 這不可避免地造成軌枕混凝土內部大量的微細裂紋的產生。 因此， 雖然軌枕混凝土強度較高， 但其抗凍性能不是很理想?；炷林袚饺?a target="_blank">聚丙烯腈纖維后，由于所選用纖維的直徑非常纖細， 平均直徑僅 13!m， 每 m3 混凝土內將含有數億根纖維。經分析，摻纖維軌枕混凝土抗凍性能的提高主要是由于以下幾個方面綜合交互作用的結果。
（1）在蒸養(yǎng)期間， 由于聚丙烯腈纖維的摻入可以降低混凝土內部受熱膨脹造成的裂隙寬度， 有效減少混凝土早期產生的內部缺陷。 因此， 在混凝土受凍后， 由于混凝土早期內部缺陷的改善， 可提高混凝土的抗凍性能。
（2） 聚丙烯腈纖維的摻入可以提高混凝土硬化后的極限抗拉強度和韌性。 因此， 在混凝土受凍后， 一方面由于混凝土極限抗拉強度和韌性的提高有效阻止了裂縫的進一步擴展； 另一方面還可以防止外界水分的侵入， 從而有效降低混凝土的凍脹開裂， 提高混凝土的抗凍能力。
（3） 聚丙烯腈纖維在混凝土拌和過程中易互相搭連， 形成亂向網絡結構， 改變混凝土的物理和化學結構， 并會在混凝土內部產生少量的微小氣泡， 當混凝土硬化后， 這些微小氣泡可隔斷混凝土的毛細滲水通道，改善混凝土的孔結構，從而提高混凝土的抗凍性能。
小結：

（1） 通過摻加有機聚丙烯腈纖維可大幅度提高軌枕混凝土的抗凍性能。
（2） 聚丙烯腈纖維提高軌枕混凝土抗凍性能的作用機理可歸納為： 聚丙烯腈的加入具有減少蒸養(yǎng)混凝土的早期內部缺陷、 降低混凝土的凍脹開裂和改善混凝土孔結構等作用。
（3） 聚丙烯腈纖維混凝土施工方便， 不易結團， 混凝土預期性能受外部環(huán)境影響小，施工質量易控制。

聚丙烯腈纖維是一種抗裂強度高，分散效果好，混凝土摻量為每立方米0.5-1.0kg。應用領域有：橋梁工程、道路工程、水利港口工程、建筑工程、隧道地鐵工程、機場工程等等。
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