高负载轨枕材料性质验证与效益分析.pdfVIP

因應鋼鐵廠內軌枕需承受高負載與耐高溫等特殊環境需求，以及現行木軌枕取得困難、購置成 本逐年提高與服務年限低之問題，據此採用鋼纖維與飛灰、矽灰、爐石粉之複合型卜作嵐材料，以 少水、少水泥、多粒料之方式設計鋼纖維混凝土，同時開發重型預力混凝土軌枕，並進行軌枕品質 驗證。結果顯示，作為軌枕材料之鋼纖維混凝土可同時具備高流動、高強度、韌性與低滲透性之特性， 2 3 3 齡期 133 天之水泥強度效益更達3.6 kgf/cm /kg/m （約51 psi/kg/m ）；而重型預力混凝土軌枕之鋼鍵 與混凝土間具有良好握裹力，抗撓曲能力為木軌枕之三倍，同時通過300 萬次反覆載重測試，於鋪 設至鐵水運輸系統後，長期經濟效益高。 鐵路為一項重要的軌道運輸系統，而軌道 面常受承載生鐵水高溫熱幅射影響，加上鋼鐵 係由鋼軌、軌枕、道碴、扣件及路基所構成， 廠特殊環境條件，加速木枕的損害，平均約2 其中軌枕係承墊於鋼軌之下以扣件牢扣，承受 ～5 年即須抽換，徒增維護人力費用與材料購 來自鋼軌傳遞而來之載重並傳佈至道碴與路基 置成本；近年來，由於木材來源枯竭、成本提 上[1-2] ；因此，軌枕本身必須具有足夠的強 升，且環保意識高漲，取材漸趨困難，遂而逐 度及韌性來抵擋外力的侵襲，確保整體軌道運 步朝向混凝土軌枕發展。 輸服務年限與列車行駛之安全。以木材作為軌 混凝土相較於木材與鋼鐵材料，具有良好 枕之歷史已有相當長的時間，它是最早被採用 的耐水性，並且可以維持與水接觸作用而不出 之軌枕材料，自鐵路發展開始即被使用，由於 現嚴重劣化與腐蝕情況 [3] ；同時，混凝土材 早期取材方便、彈性佳、質輕易施工、力學性 料容易取得，在生產製造上，品質亦能獲得較 質甚佳，至今許多地方仍沿襲使用。台灣因氣 嚴格控制，因此可作為軌枕應用的理想材料。 候潮濕，使得木材易有腐蝕與蟲害的風險， 早在20 世紀20 至30 年代，鋼筋混凝土軌枕 尤其鋪設於鋼鐵廠內之木枕（Wooden Sleeper, （Reinforced Concrete Sleeper ）被廣泛的應用在 WS ），因鐵水魚雷車承載總重達550 公噸以上， 義大利與印度[4] ，但因抗張強度不佳，使得應 其軸載為傳統客運列車的2.5 倍以上，且軌道 用效益不如預期。在二戰期間，預力混凝土軌 69 67 枕（Pre-stressed Concrete Sleeper ）在英國被開 粗粒料最大粒徑為 12.5 mm ，細粒料細度 發，直至今日在台灣已被廣泛使用在鐵路運輸 模數（F.M ）為2.95 。 工程上，包含捷運、高速鐵路及一般客運鐵路。 4. 拌和水 然而，目前預力混凝土軌枕品質不適用於鐵水 採用國內自來水公司提供之一般可飲用 魚雷車行駛，其軌枕材料需要較高的強度與韌 水，符合CNS13961 自來水品質要求。 性，以因應其高負載及特殊條件需求。本文以 5. 強塑劑 卜作嵐材料與鋼纖維研製高強度纖維混凝土， 採用符合CNS 12283 規範之F 型化學摻料。 藉此提升混凝土耐久性與韌性；同時，配合高