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1、水泥乳化沥青砂浆性能的现场检测与控制要点一、水泥沥青砂浆性能指标根据客运专线铁路CRTS型板式无砟轨道水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件的规定，CRTS型板式无砟轨道用水泥沥青砂浆技术指标应满足表13-7的要求。表13-7 水泥乳化沥青砂浆的性能指标要求序号项 目单位指标要求1砂浆温度5402流动度s18263可工作时间min604含气量8125单位容积质量kg/l 1.36抗压强度1dMPa 0.107d 0.7028d 1.80 7弹性模量(28d)MPa1003008材料分离度 1.09膨胀率1.03.010泛浆率011抗冻性300次冻融循环试验后，相对动弹模量不得小于60，质量损失率不得大于
2、5。12耐候性无剥落、无开裂、相对抗压强度不低于70%。二、水泥乳化沥青砂浆的质量检验类型水泥乳化沥青砂浆的质量检验分为型式检验、原材料进场检验、现场检验。1。型式检验型式检验包括原材料型式检验及水泥乳化沥青砂浆性能型式检验。型式检验应委托具有相应资质的检验单位进行。在以下情况下应进行一次型式检验，检验项目和检验结果应满足本技术条件的规定：进行配合比选定时、首次施工时、原材料发生变化时、水泥乳化沥青砂浆施工达5000m3时（不足时按一次计算）。2。原材料进场检验原材料进场时，应对原材料的品种、数量、以及质量证明书等进行核查验收，乳化沥青质量证明书中应有采用的沥青或改性沥青的质量证明文件，干料质
3、量证明书应有采用的水泥、细骨料等的相关质量证明文件，还应提供干料的密度。3。现场检验水泥乳化沥青砂浆现场检验项目及频率见表13-8。表13-8 水泥乳化沥青砂浆现场检验项目及频率序号项 目试验时间/频率1砂浆温度1次/罐2流动度1次/罐3含气量1次/罐4泛浆率1次/工班5膨胀率1次/工班6抗压强度1次/工班7分离度1次/工班8弹性模量第一次灌注时三、水泥乳化沥青砂浆的检测内容1。施工性能新拌水泥乳化沥青砂浆的施工性能包括砂浆温度、流动度、可工作时间、分离度、泛浆率等，施工性能不但影响到砂浆垫层的施工质量，更重要的是对硬化后砂浆的力学性能、砂浆垫层的耐久性能有重大影响。1）砂浆温度在搅拌过程中，
4、因水泥水化放热、颗粒状组分材料间的摩擦、机械运转等因素会使砂浆温度升高，温度太高，会使水泥水化加快，温度会进一步升高，这会严重影响新拌砂浆的流动性、匀质性、稳定性和可工作时间；砂浆温度太低，也会影响到新拌砂浆的流动性和稳定性。因此，应严格控制砂浆温度在540C之间，以1530C最佳。技术措施有：控制组分材料的温度，添加水泥水化速度调节剂等。砂浆温度用棒状温度计测量。2）流动度流动度是衡量砂浆粘稠性的指标，以640ml砂浆从底部有1cm直径通道孔的J型漏斗中流出的时间（s）表示，要求控制在1826s之间。由于CRTS型板式轨道用水泥乳化沥青砂浆采用袋注法施工，砂浆的粘稠度对灌注质量有重大影响。流
5、出时间太小，砂浆的粘稠性较小，会影响灌注后砂浆垫层的稳定性与匀质性，严重时会造成分离度和泛浆率过大，或在砂浆垫层与轨道板低的界面上形成大面积气泡；流出时间太大，砂浆的粘稠性较大，会增加袋注法施工难度，延长灌注时间，严重时会造成砂浆不能充满轨道板与混凝土底座间的间隙，在砂浆垫层与轨道板间留下缝隙，影响砂浆垫层的使用性能和耐久性能。砂浆流动度采用J型漏斗及其方法检测。3）可工作时间新拌水泥乳化沥青砂浆保持规定的流动度（26s）可持续的时间为可工作时间，以分钟计。新拌砂浆的粘稠度会因水泥的水化反应而不断增加，因而砂浆的流动度会随着搅拌到灌注完成虽经历的时间延长而提高，要求砂浆流动度小于26s的可持续
6、时间60min，为了保证砂浆垫层的灌注质量。4）分离度分离度是衡量新拌水泥乳化沥青砂浆匀质性与稳定性离析的指标，用分段法测得的尺寸为50mm50mm的圆柱形试件上下两段的密度差占平均密度的百分率（）表示。由于水泥乳化沥青砂浆中的组分材料的密度相差很大，密度最大的水泥颗粒为3.1，而水的密度约为1，因此，如果砂浆的粘稠度不合适、砂子粒径较大，会造成灌注后的砂浆垫层出现分层现象，上部分中水和沥青组分多，而下部分中水泥和砂子颗粒较多，这会严重影响砂浆垫层的力学性能和耐久性能，严重时会造成无砟轨道结构不平顺。所以，必需严格控制砂浆的分离度在1.0以下，分离度越小，砂浆的匀质性越好。5）泛浆率泛浆率是衡
7、量新拌水泥乳化沥青砂浆匀质性与稳定性泌水的指标，用静置24小时后砂浆表面泛浆水体积占砂浆原始体积的百分率（）表示。造成泛浆率不合格的主要原因有：砂浆中各组分材料的相容性、砂浆的用水量、砂浆的粘稠度等，控制措施主要有组分材料种类和砂浆配比。2。物理性能水泥乳化沥青砂浆的物理性能包括单位容积质量（表观密度）、含气量和膨胀率，前2项指标衡量砂浆的配比与密实性，后1项指标衡量砂浆的体积变化率。1） 单位体积容量（湿表观密度）新拌水泥乳化沥青砂浆的单位容积质量是指1升体积的砂浆质量，采用固定体积（1升的三口烧瓶）法测量，它包括了砂浆中的孔隙体积，也称为表观密度。由于砂浆中水泥、砂、沥青和水的密度不同，因
8、此，通过这项指标测量可控制砂浆的配比，如果乳化沥青与水的含量较少，则砂浆的表观密度较小，反之亦然。另一方面，砂浆的表观密度与其力学性能密切相关，表观密度小，则抗压强度和弹性模量较低。2）含气量含气量是指新拌水泥乳化沥青砂浆中气孔所占体积的百分率，由下式计算获得： 在水泥乳化沥青砂浆搅拌过程中，不可避免地会夹入一些气泡。含气量不但影响砂浆的表观密度，而且影响砂浆的力学和耐久性能。一定体积的含气量，可降低砂浆的弹性模量，改善砂浆的抗冻性；但含气量过大，会导致砂浆的抗压强度太低，严重时会引起气泡在灌注后的砂浆垫层上表面聚集，形成强度很低的大面积气泡层，严重影响到砂浆垫层的饱满度与耐久性。砂浆含气量受
9、组成配比、砂浆稠度、投料顺序、搅拌速度与时间等多种因素的影响，施工时，应严格遵守搅拌操作规定，控制含气量在812之间。必要时，可加入消泡剂，或适当延长低速搅拌时间，以消除气泡。3）膨胀率膨胀率是指新拌砂浆在24小时内的体积增加百分率，采用量筒法测量。为了板式无砟轨道结构中的弹性砂浆垫层起到很好的功能，保证砂浆垫层的耐久性，避免列车运行中的冲击荷载对砂浆垫层的冲击作用，要求水泥乳化沥青砂浆能完全填满轨道板与混凝土底座间的间隙，不留任何缝隙。但在砂浆灌注过程中，砂浆垫层与上部轨道板间可能存在缝隙。另一方面，硅酸盐类水泥在凝结硬化过程均会产生一定的体积收缩，这会造成砂浆灌注后的凝结硬化过程中在砂浆垫
10、层与上部轨道板间出现缝隙。因此，为了消除可能出现的缝隙，要求砂浆灌注后能产生13的体积膨胀。砂浆的体积膨胀率与发泡剂的种类、掺量与投料时间、砂浆搅拌时间与稠度、温度等有关。施工时，主要通过控制这些因素，使含气量达到指标要求。3。力学性能硬化后的水泥乳化沥青砂浆的力学性能主要是1、7、28天龄期的抗压强度和28天龄期的弹性模量，要求3个龄期的抗压强度分别大于0.10、0.70和1.8MPa，弹性模量在100300MPa之间。1）抗压强度抗压强度主要衡量硬化后砂浆垫层的承载能力，砂浆垫层不但要承受轨道板、钢轨、扣件等部件的静荷载，还要承受列车运行中的动荷载。如果砂浆垫层承载力不够，将影响轨道结构的
11、平顺性。砂浆垫层的抗压强度主要受组成材料种类、配比、匀质性和含气量和灌注饱满度等因素影响。2）弹性模量弹性模量主要衡量硬化后砂浆垫层的变形能力延展性，弹性模量越高，在荷载作用下变形越小，延展性越低。根据板式轨道结构动力学要求，砂浆垫层应具有良好的弹韧性和延展性，这不但有利于高速运行中列车的舒适性，而且也能保证砂浆垫层对列车运行中动荷载作用的抵抗能力，提高抗裂性和耐久性。现场应按规定取砂浆样制备50mm50mm的圆柱体试件供抗压强度、弹性模量测试。四、灌注施工质量单元板式无砟轨道结构中水泥乳化沥青砂浆垫层的灌注施工质量主要有砂浆垫层的充填饱满度、匀质性和密实性等，但现在还没有相应的评价指标和检验
12、方法。目前，现场施工时，可以采取揭板检测或观察的方法进行检验和评价。1。充填饱满度 充填饱满度是指轨道板与底座板间隙或灌注袋内中砂浆充填的饱满程度，要求100的充填，垫层与轨道板或底座板接触面不流任何缝隙，灌注袋四周边缘成半圆形，并给人以胀鼓感，不能有皱褶。揭板后，轨道板下表面和底座板上表面的粗糙纹理清晰地印在垫层的表面，灌注袋内没有任何空隙，如图13-2所示。 图13-2 砂浆垫层充填饱满情形另一种现场评价饱满度的方法是测量轨道板支撑螺栓卸除前后轨道板的标高，要求卸除螺栓前后轨道板标高的变化在测量误差范围（00.5mm），不得大于1mm。砂浆垫层充填饱满度的影响因素主要是新拌砂浆的流动度、可
13、工作时间、砂浆的膨胀率、一次性灌注的砂浆量、垫层厚度和平整度等。为了保证饱满度，要求一块板下垫层应一次性灌注饱满，不得进行二次灌注，因此，一次搅拌的砂浆量必须大于一块板下垫层灌注的所需量。灌注施工时，应以轨道板支撑螺栓松动但不明显抬起，确定为灌注饱满。灌注后垫层内或灌注袋内的砂浆在凝结硬化中会有一定的体积收缩，所以，砂浆垫层应有一定的体积膨胀以补偿体积收缩，才能保证充填饱满度。灌注袋是由无纺纤维布制成的，有许多孔隙。在砂浆灌注到支撑螺栓抬起松动时，灌注袋受轨道板的压力，灌注袋会渗出少量的水（见图13-3），如果渗出的水量较少，对饱满度影响不大，如果渗出的水量较多时（渗出水的体积大于砂浆的膨胀率
14、），则会影响垫层充填饱满度。 少量渗水 渗水量较多图13-3灌注袋渗水情况垫层厚度较小时，砂浆在轨道板与底座板间隙或灌注袋内流动的阻力较大，当砂浆的流动度较大时，容易导致垫层的两头和四个角充填不饱满。因此，当垫层厚度较薄时，应选择流动度较小的砂浆灌注。垫层的平整度也会影响饱满度，一般来说，曲线路段灌注施工难度比直线路段大，水平路段灌注施工难度比有坡度的路段小。为了保证砂浆垫层中不存在夹杂的空隙或缝隙，对于曲线路段或坡度路段的垫层，砂浆应从低侧灌入，砂浆流动与充填的阻力大于直线和水平路段，因此，这些路段的垫层灌注时，应选用流动度较小的砂浆，或适当提高砂浆储斗与垫层间的高度差，通过料位差产生的重力
15、作用使垫层充填饱满。2。垫层匀质性 垫层匀质性是指硬化后的砂浆垫层的组成均匀性，由于砂浆中含有气泡、砂、水泥及其水化物和沥青，要求这些物相在砂浆垫层的任何部位分布均匀，不得出现分层、气泡夹层、砂沉底等现象，尤其不得在垫层上表面层现场气泡层或富水泥沥青浆体层，而下表面层砂较多的严重分层现象。揭板后垫层断面组成应均匀一致，无夹杂物或气泡夹层，如图13-4所示。 断面均匀一致 断面底层砂较多 砂浆上下分层 气泡夹层 表面均匀一致、不吸水 表面有气泡层和富浆层图13-4 砂浆垫层的断面与表面情形影响砂浆垫层匀质性的主要因素有新拌砂浆的匀质性、稳定性、含气量、气泡孔径尺寸和流动度。新拌砂浆的匀质性不好，则灌注的砂
