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1、 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 1 中国铁道科学研究院水泥乳化沥青砂浆施工技术水泥乳化沥青砂浆施工技术( (CRTS I型)主讲人：李海燕2009年3月CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 2 CRTS型板低弹模水泥乳化沥青砂浆第一节 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能第三节 水泥乳化沥青砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织第四节 水泥乳化沥青砂浆现场拌制第五节 水泥乳化沥青砂浆灌注施工第六节 水泥乳化沥青砂浆性能的现场检测与控制要点第二节 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测前言 CHINA ACADEMAY OF
2、 RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 3 前言填充材料的种类与功能我国的板式无砟轨道是在引进、消化、吸收的基础上经过再创 新研发的，具有我国完全自主知识产权的新型轨道，是无砟轨道的 主要结构形式之一。板式无碴轨道与传统有碴轨道相比，具有结构 高度低、维修保养工作量少、高速行车道碴不飞溅，稳定性好、适 用性强、耐久性强和使用寿命长、轨道横向阻力大等特点。主要由 混凝土底座、弹性砂浆垫层、预制混凝土轨道板、板间连接构件、 钢轨扣件等构成。板式无砟轨道主要分为如下两种型式：CRTS型板式无砟轨道CRTS型板式无砟轨道 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCE
3、S中国铁道科学研究院 4 砂浆垫层 组成：沥青乳液、 水泥、 细骨料 、其它添 加剂 功能：支撑、调整，提供弹韧性凸台树脂 组成：聚醚、异氰酸酯、填料 功能：与凸台一起限制轨道板的 纵横向位移，同时提供 合适的弹性和刚度。 灌注袋 组成：聚脂无纺布 功能：模板、定位、保护充填垫板 组成：注入袋及树脂浇铸体 功能：精调钢轨高度CRTS I 型CRTS 型前言填充材料的种类与功能CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 5 普通A型板式轨道 框架型板式轨道前言CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 6 水
4、泥乳化沥青砂浆功能 支撑调整、缓冲协调、阻断裂纹、提供弹性。（1）支撑调整保证轨道的平顺性：砂浆垫层厚度一般为50mm左右，砂浆太薄对耐久性 有影响，过厚则不经济，所以厚度限制在40100mm之间。 保证轨道结构的耐久性和乘车的舒适性。砂浆的弹性由砂浆的弹性模量表 征，弹性模量高低影响其缓冲效果，延展性标志砂浆的变形性能，影响砂浆垫 层的变形协调能力。因此，应同时关注垫层砂浆的弹性模量和延展性。（2）缓冲协调（弹性、延展性）前言填充材料的种类与功能CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 7 水泥乳化沥青砂浆功能 混凝土底座板允许开裂而轨道板不允许
5、开裂，CRTS型板式无砟轨道结构 中用低弹模水泥乳化沥青砂浆，有一定的阻断裂纹向上反射的功能。（3）阻断裂纹（弹模、延展性）由上可知，CRTS型板式无砟轨道结构中水泥乳化沥 青砂浆垫层的重要功能是支撑调整和缓冲协调。（4）提供（有限）弹性水泥乳化沥青砂浆垫层提供的弹性对轨道整体弹性十分有限，扣件弹性比 砂浆大得多，而且，砂浆弹性对轨道总体弹性的影响也较小。前言填充材料的种类与功能CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 8 凸台树脂功能凸形挡台填充聚氨酯树脂（简称凸台树脂）是CRTS I 型板式无砟轨道的 重要组成部分，它填充在轨道板与凸形挡台之间
6、的缝隙中，灌注状态如图1所 示，主要起到轨道板的纵横向定位及减振缓冲作用。 图1 图台及填充树脂示意图前言填充材料的种类与功能CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 9 日本CA砂浆(Cement Asphalt Mortar)的研发始于1965年，从1975年 至今共铺设2600km ，分为A配合以及B配合，适用范围见下表板型、地区区间明亮区间(包括从 隧道口至200m的区间)隧道区间(不包括从 隧道口至200m的区间)平板框架板平板框架板温暖地区ABA寒冷地区B表1 日本A、B配方的使用情况德国BZ砂浆 (Bitumen Zement Mor
7、tar)由于应用时间和里程较短， 其使用寿命还有待进一步考察。前言国外应用情况CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 10 1979年，在北京西北环线军庄至三家店间 40m 1981年，在皖赣线溶口隧道 25m 2002年， 秦沈客运专线国产和日本 2.8km前言国内应用情况CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 11 2004年，赣龙线枫树排隧道 719m 2005年， 北京东郊环形试验基地 100m 8000多万吨 运营考验 前言国内应用情况CHINA ACADEMAY OF RAILWAY S
8、CIENCES中国铁道科学研究院 12 2006年，遂渝线无砟轨道技术综合试验 8km2007年， 京津城际采用BZ砂浆， 224 km 2006年，台湾高铁应用日本CA砂浆技术铺设了600km前言国内应用情况CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 13 2008年，武广线武汉综合试验段 40km；2008年，石太客运专线 95 km；2008年，滨绥线严寒地区成高子试验段 500m。前言国内应用情况CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 14 CRTS型板低弹模水泥乳化沥青砂浆第一节 水泥乳化沥青
9、砂浆的组成与性能第三节 水泥乳化沥青砂浆现场施工设备、工装与劳动力组织第四节 水泥乳化沥青砂浆现场拌制第五节 水泥乳化沥青砂浆灌注施工第六节 水泥乳化沥青砂浆性能的现场检测与控制要点第二节 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测前言 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 15 乳化沥青 乳化沥青是将沥青或改性沥青加热熔融，和乳化皂液（包括乳化剂、稳定剂、电解质等）与水一起，经乳化机的机械作用，以细小微粒分散于水中 形成的水包油型乳化沥青，因此，乳化沥青含有基质沥青、乳化剂、稳定剂、电 解质和水（如图1.1所示）。基本要求是乳化沥青在强碱性的水泥浆体中
10、是稳定的，乳液类型可以是阳离子型，阴离子型或非离子型。乳化剂主要是一些常用的表 面活性剂，如季铵盐、高元醇的硫酸酯、聚乙氧基烷基醚等。水泥乳化沥青砂浆是由乳化沥青和水泥胶结砂子形成的具有优良 弹韧性的砂浆，其主要组成有：1.1 水泥乳化沥青砂浆的组成1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 16 乳化沥青 工程应用中，低弹性模量 CA砂浆主要采用阳离子型乳化沥青，其 固体含量要求在60%左右。1.1 水泥乳化沥青砂浆的组成1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能图1.1 乳化沥青结构示意图（左）及显微照片（右）CHINA A
11、CADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 17 水泥 主要是硅酸盐水泥和掺混合材的复合硅酸盐水泥，为提高凝结硬化速度，也采用快硬水泥，如硅酸盐水泥与铝酸盐水泥组成的混合水泥。1.1 水泥乳化沥青砂浆的组成细骨料 河砂或机制硅砂，细度模数为1.41.8。膨胀剂 主要采用煅烧合成的硫铝酸钙和氟铝酸钙或二者混合的矿物粉末，石灰粉 末，其细度要求为400010000cm2/g。发泡剂 有铝粉、氮化铝、锌粉、锡粉、硅钙合金等粉末或其混合物。此外，还有消泡剂和聚合物乳液（P乳剂）等。所以，水泥乳化沥青砂浆是一种多组分、多物相的混合砂浆，新拌砂浆是一种介稳悬浮浆体。1 水泥乳
12、化沥青砂浆的组成与性能CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 18 （1） 水泥乳化沥青砂浆的基本性能 1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能为使砂浆垫层满足板式无砟轨道结构的要求，水泥乳化沥青砂浆必须具有以下四方面的性能： 施工性能：流动性、稳定性、匀质性、可工作时间等 物理性能：单位体积质量、含气量、膨胀率等 力学性能：抗压强度、弹性模量、延展性等 耐久性能：抗冻性、耐候性、抗水性等这些性能是相互关联、相互影响的，弹性砂浆垫层的力学性能与耐久性能不但取决于水泥乳化沥青砂浆的组成与配比，而且在很大程度上取决于施工性能与 现场施工质量控制。CRTS型板式
13、无砟轨道用水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件（ 简称暂行技术条件）规定的技术性能指标要求如表1.1所示。1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 19 （1） 水泥乳化沥青砂浆的基本性能 1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能CRTS型板式无砟轨道用水泥乳化沥青砂浆暂行技术条件（简称技术条件） 规定的技术性能指标要求如表1.1所示。1 水泥乳化沥青砂浆的组成与性能序号项 目单位指标要求试验方法 1砂浆温度540棒状温度计法 2流动度s1826附录A 3可工作时间min30 4含气量812附录B 5单位容积质量kg/l 1.3 6抗
14、压强度1dMPa 0.10附录C 7d 0.70 28d 1.80 7弹性模量(28d)MPa100300附录D 8材料分离度 97 延度 (15) cm502 水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测恩氏粘度 2525用右图图的装置、使用蒸馏水测定3次的平均値为（TW）、使用乳化沥沥青的测 定值为（TS）、算出恩氏粘度。E TWTSE：恩氏粘度 TW：使用蒸馏水测定3次的平均値 TS：使用乳化沥青的测定值筛余物 n测定在乳化沥青中的颗粒含量。1.18mm筛选1.18mm1.18mm筛选计量取出500g通过1.18mm的筛子冲洗容器，让残留乳化沥沥 青通过把在筛子上残留的残留 物，干燥，计量，算出 筛
15、余物 水泥混合性n测定水泥和乳化沥沥青的混合均一性。计计量水泥1.18mm1.18mm干燥加上计计量的乳 化沥沥青毎分120转搅拌2 分钟。毎分60转搅拌3 分钟。过筛D CA B 100D：水泥混合的残留率（）C：筛子上的残留物量A：采水泥量B：采乳剂剂的蒸发发残留物量蒸发残留物含量 n测定乳化沥沥青中含有的沥青率。计量300g乳化沥沥青加热使水分蒸发发测定固形重量、算出蒸发残 留物含量 蒸发残留物的针入度n测定蒸发残留物的针入度。试验蒸发发残留物的试试 样样不起泡地注入规规定 的容器待试样到常温后，用 右图图装置测定针针入度 。蒸发残留的溶解度 n测定蒸发发残留成物的可溶成分。注入上部漏斗
16、试样试样测量蒸发残留物的试试 样样取出2g使用三氯乙烯100ml溶解上部漏斗 最小保留颗粒直径 0.6m试验用过滤器 过滤器固定台 下部漏斗 耐溶剂性橡胶塞 金属夹 抽吸瓶 储存稳定性 将乳化沥沥青注入到稳定管中24小时静置测定和部分的蒸 发残留含量按照和部分的蒸 发残留物含量的差异 ，算出稳稳定性CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES中国铁道科学研究院 65 2.3 聚合物乳液采用高分子聚合物乳液的目的，是为为了提高砂浆浆的综综合性能尤其是耐久性 能。与乳化沥沥青混合时时，应应具有良好的相容性，不得产产生凝聚、破乳等现现象。 其主要性能指标应标应 符合表2.3 的要求。表 2.3 聚合物乳液的主要性能指标标要求序号项 目单位指标要求试验方法1密 度g/cm31.00.1
