混凝土轨枕

用作铁道轨枕的混凝土制品

混凝土轨枕是用作铁道轨枕的混凝土制品。由水泥、砂、石、水和外加剂按一定比例拌和成混合料注入装有钢丝或钢筋、轨枕配件的组合式模型内，采用振动成型或加荷振动成型、蒸汽养护、放松钢丝或钢筋、切割轨枕端部等制成的混凝土轨枕产品。具有节约木材、使用寿命长、铺设轨道质量好、维修工作量少、费用低等优点。在高速、重载、无缝等铁路上应用显著优于木材。按结构分为整体式、组合式和半枕；按配筋方式分为钢筋混凝土轨枕和预应力钢筋混凝土轨枕；按预应力施加方式分为先张法、后张法和连续配筋法等；按轨距分为1435mm标准轨距和600、762、1000mm窄轨距的混凝土轨枕。

发展历史

混凝土轨枕是一项重要的铁路器材，也是我国产量和用量都很大的一项重要水泥制品。以前我国铁路轨枕采用的是用优质木材制成的木枕，由于我国木材资源匮乏，从第二个五年计划（1958年～1962年）起便大量发展混凝土轨枕。近50年来，随着我国铁路建设事业的不断发展和高速重载铁路的需要，作为铁路重要器材之一的预应力混凝土轨枕产品不断升级换代，预应力混凝土轨枕的生产工艺越来越完善，混凝土轨枕的铺设技术和养路维修技术及设备配套更加完善，从而使得我国预应力混凝土轨枕不仅在生产数量和铺设数量方面跃居国际前列，而且在产品结构性能、生产工艺技术装备水平、产品质量等方面均逐步达到国际先进水平。

截至2009年，全国已经生产了各种类型的混凝土轨枕（含岔枕、桥枕、宽枕、地方铁路和专用线轨枕等）近4亿根。中国铁路营业总里程将接近9万km，由于产品升级换代，不断抽换，铁路线上混凝土轨枕总量约2亿根。全国有固定的混凝土轨枕生产企业40多家，还有若干为适应新线建设应运而生的现场制枕场，年生产能力可达2000万根以上。根据新线建设和旧线大修、维修换枕需要，混凝土轨枕年需求量约为1000多万根，我国混凝土轨枕市场总体虽有些供大于求，但分布却不尽合理。此外，根据对外经援和经贸的需要，我国曾帮助坦桑尼亚、蒙古等国设计并建造了混凝土轨枕厂。回顾我国混凝土轨枕发展的历史，大体可分为三个阶段。

第一个阶段为1958年～1980年，是预应力混凝土轨枕研制成功并开始推广应用的阶段。这个阶段是在以前研制了多种型式混凝土轨枕的基础上，统一了外形尺寸，采用两种不同的预应力钢材，即直径为3mm的高强碳素钢丝（每根轨枕共36根）和直径为8.2mm的高强热处理低合金钢筋（每根轨枕共4根），配筋率基本相同，混凝土强度等级同为C50，轨枕型号分别称S69（钢丝轨枕）和J69（钢筋轨枕），后来改称为S-1和J-1型，统称为Ⅰ型枕，二者除预应力钢筋品种不同外，其他在外形尺寸、张拉力、混凝土强度等级、构造配筋、轨枕力学性能等方面基本一样，这个阶段的生产工艺主要是流水机组法，生产效率不是很高，工人劳动强度较大。第二阶段为1981年～1995年，是推广应用Ⅱ型枕的阶段。

Ⅱ型枕的预应力钢材是直径3mm的高强碳素压波钢丝（数量比Ⅰ型枕有所增加，每根轨枕共44根）和直径10mm的高强热处理低合金钢筋（每根轨枕共4根），分别称S-2和J-2型，由于采用了减水剂，混凝土强度等级提高为C60，截面高度、张拉力等均比Ⅰ型枕有所增加，轨枕力学性能有所加强。这阶段混凝土轨枕的生产工艺也有了比较大的改进，首先是完全由桥式吊车移动模型的流水机组法发展为模型以辊道传送为主，吊车仅作为将模型吊出、吊入养护池的流水机组-传送法。这阶段轨枕行业为保证产品质量稳定，在洁净骨料、科学级配、准确计量、均匀搅拌、低温蒸养、蒸养温度和预应力钢筋张拉自动控制、工艺设备改进方面均有了很大进步。

第三阶段是1995年以后至今的发展，是应用推广Ⅲ型枕并改进Ⅱ型枕的阶段。这阶段首先是进一步提高Ⅱ型枕的质量，在产品设计上，采用以直径7mm和直径6.25mm的螺旋肋钢丝，设计并生产新Ⅱ型枕，同时在重要干线上逐步推广应用Ⅲ型枕，以适应中国铁路重载提速发展的需要，这阶段还研制成功500KN轨枕静载试验机和轨枕外形尺寸专用量器具，为进一步提高轨枕质量提供了更强大的保障。

结构

现以当前正线上铺设最普遍的新Ⅱ型枕和Ⅲ型枕为例来介绍混凝土轨枕的结构。新Ⅱ型、Ⅲa型、Ⅲb型轨枕，分别见图1、图2、图3，其主要性能参数见表1。由于Ⅱ、Ⅲ型枕的适用条件不同，铁路在新线建设和旧线改造、大维修中，将根据线路的不同等级要求合理地分级使用。Ⅲ型枕主要用于重载、提速的铁道线路，如京沪、京广等主要干线，而Ⅱ型枕用于一般正线，如青藏铁路等。新Ⅱ型枕是在原Ⅱ型枕基础上在预应力钢筋品种、数量及截面作了一些改进和加强。Ⅲa型枕为有挡肩、用预留孔硫磺锚固来安装扣件；Ⅲb枕为无挡肩，有预埋铁件来安装扣件。近年来又设计了一种Ⅲc枕，截面、配筋等和Ⅲa型枕相同，也为有挡肩，只是预留孔硫磺锚固改为采用塑料套管。

生产工艺

预应力混凝土轨枕的生产工艺就其施加预应力而言均为先张法，就其模型是否移动而言可分为流水机组-传送法（模型移动）和台座法（模型不动）。由于我国混凝土轨枕工厂普遍采用流水机组-传送法生产线，台座法生产线只是极个别的，而且与后面介绍的Ⅱ型轨道板生产线工艺基本相同，因此这里仅介绍混凝土轨枕的流水机组-传送法工艺。

我国早期的混凝土轨枕生产主要是流水机组法，即模型通过桥式吊车在生产线上吊运移动到各个生产台位，在这些台位上有专用设备来完成相应的工序，整套工序就是一个将原材料转变为产成品的实现过程。由于预应力混凝土轨枕的生产有10多个工序，全部要用桥式吊车来移动模型，不仅生产效率低，而且不利于安全生产，后来就发展成主要是用辊道传送模型，桥式吊车主要是用来吊装模型出入蒸汽养护池以及设备检验时吊装设备，这样就使原来的流水机组法发展成为流水机组-传送法。预应力混凝土轨枕流水机组-传送法工艺是采用2×5或2×4联组合式钢模型在流水线上按照规定的工艺流程，依次通过各个生产台位，包括钢筋组装、张拉、灌注混凝土、振动成型、蒸汽养护、放张钢筋、脱模、成品堆放等，来完成混凝土轨枕制品的全部生产作业。混凝土轨枕制品的生产周期相当于模型的周转期。轨枕按流水机组-传送法进行生产时，每个工序的作业时间是控制轨枕生产效率的主要指标。根据生产水平的不同，

我国轨枕生产线采用的工序节拍时间一般为3min～5min。图4为混凝土轨枕生产工艺流程。

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