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1、施工材料论文工程施工论文浅析CA砂浆的流动度与扩展度【摘要】解释CA砂浆的流动度与扩展度，分析影响这两者的因素，分析流动度与扩展度常出现的问题。【关键词】CA砂浆；流动度；扩展度1 概述CA砂桨(即：乳化饰青水泥砂桨)弹性调整层是板式无碴轨道结构的关健组成部分，其性能的好坏直接形响板式轨道应用的耐久性和维修工作。所以成形一层好的CA砂浆板式显得尤其重要。而形成CA砂浆板式和好坏，却取决于其前期CA砂浆的性能的好坏。而在CA砂浆重多的性能指标中，对CA砂浆形成板式最为重要的两个性能指标就是CA砂浆的流动度与扩展度。这流动度与扩展度都是表征流动性能的指标，它们之间有什么样的区别与联系；它们的大小又
2、对板式的成形有着怎么的影响；在工程中会出现什么常见的问题，本文做一个粗浅的探讨。2 CA砂浆流动度的概念，其对板成形的影响，及其影响因素2.1 什么是水泥乳化沥青砂浆的流动度？它对灌板有什么影响？水泥乳化沥青砂浆的流动度反映的是水泥乳化沥青砂浆流动能力的一个指标，是衡量砂浆黏度的指标，它是以1L水泥沥青砂浆流出1cm直径通道孔所用的时间。黏度过大或过小都对灌板不利。因此，对水泥沥青砂浆的流动度要求是100s20s。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（科技基200874号）也明确指出在实际施工中，如能保证板底砂浆饱满，可允许放宽对水泥沥青砂浆流动度的要求。这是因为水泥
3、沥青砂浆材料选择的不同，流动度的差别会较大。只有当配方确定后，经室内试验和工程验证试验后确定最佳的流动度。那么流动度对灌板究竟会产生什么影响呢？流动度时间过小，砂浆流出时间短，表现为水泥乳化沥青砂浆偏稀，有可能引起砂浆离析和分层，灌板时浆液在板下缝隙中流动很快，会把大量的气泡裹在浆面和板间，出现大面积气泡。当流动度时间过长，砂浆流速慢，表现为水泥乳化沥青砂浆偏稠，不利于灌板，在灌板作业时就容易造成不能有效充满整个板内空隙。水泥乳化沥青砂浆在灌板时，我们认为理想的一个状态是砂浆在流动时，能呈现为一个全断面的推进，将板间空隙中的空气全部推出，使砂浆能完全填充。流动度过大或过小都会引起砂浆灌板质量的
4、变化。流动度大小的选择应在配方设计和反复的工程验证试验后确定，并应确定满足工程要求的最小和最大流动度值，同时在施工过程中严格进行控制。2.2 水泥乳化沥青砂浆的流动度影响因素大家知道，在灌板时，我们希望水泥乳化沥青砂浆能以全断面大坡角的方式 进行，这样可以保证砂浆能有效填充板间缝隙，减少包裹或引入气泡。在CRTS型轨道板中，水泥乳化沥青砂浆的流动度要求为100s20s。影响砂浆流动性的主要因素有乳化沥青、水和外加剂，因此，改善流动度就要从上述三种材料入手。2.2.1 乳化沥青占CA砂浆中成份比例15%左右，是影响水泥乳化沥青砂浆流动性的主要因素。采用不同的乳化剂所生产的水泥乳化沥青砂浆状态是不
5、同的。在使用时，如流动度与要求差别较大，则只有通过调整乳化沥青中的乳化剂的用量或品种来解决。2.2.2 用水量也是影响水泥乳化沥青砂浆流动性的另一个因素。随着用水量的增加，水泥乳化沥青砂浆的流动性将增加。但随着用水量的增加，水泥乳化沥青砂浆的强度将降低，一定程度上将使砂浆的弹性模量偏低。因此，在流动异常时，可以通过适度调整用水量的大小来解决。2.2.3 外加剂的品种和用量也是影响水泥乳化沥青砂浆的一个主要因素。在配合比设计中，选择合适的外加剂是很重要的，将会对整个施工产生影响。在生产中，由于采用的配合比是一定的，因此，当流动度要求有少量的变化时，可以通过调整外加剂的用量来解决。一般情况下，外加
6、剂用量越多，则流动度相应会减小。但由于外加剂中含有一定的缓凝成分，外加剂的用量不宜无限制的增加或减小。3 CA砂浆扩展度的概念，其对板成形的影响，及其影响因素3.1 什么是水泥乳化沥青砂浆扩展度？它对灌板有什么影响？水泥乳化沥青砂浆的扩展度是一个重要指标，反映了砂浆的流动能力，反映了砂浆的坍塌滚动程度，直接影响砂浆的灌板成功和灌板质量。因此对水泥乳化沥青砂浆的扩展度作了如下的规定：D5280mm和t28016s；D30280mm和t28022s。扩展度过小，水泥沥青砂浆在板下缝隙中很难流开，造成无法灌满板或在边角处不充盈，并在无形之中降低了工作效率。扩展度过大，水泥乳化沥青砂浆流速将会加快，有
7、可能会出现分层流动现象，砂浆极易产生离析。灌板后砂浆会出现粗颗粒集聚在下层，细骨料集聚在砂浆的上层。但上述指标是合格砂浆的必要条件，而不是充分条件。换句话说，达不到上述指标，就配制不出合格的砂浆，达到上述指标配制的砂浆也未必合格。首先从t28016s和t28022s看，时间的范围很宽，不能以达到指标为目的，而是要通过调节指标进行工程验证以灌板的好坏来衡量。3.2 水泥乳化沥青砂浆的扩展度影响因素水泥乳化沥青砂浆的扩展度指标，反映的是砂浆的流动坍塌滚动程度，它由扩展量和扩展所需要的时间组成。我们要求砂浆灌板时，砂浆在板缝中流动时能以全断面整体向前推进的方式进行。那么，影响水泥乳化沥青砂浆扩展度的
8、因素有哪些呢？影响扩展度的因素主要与组成水泥乳化沥青砂浆的原材料种类性质、材料用量和流动性的要求等有关，具体如下：3.2.1 原材料的种类性质影响（1）干料干料是组成水泥乳化沥青砂浆的主要成分，在水泥乳化沥青砂浆中所占的比重也是最大的接近75%，它的性质将决定水泥乳化沥青砂浆的基本属性。在干料中，对水泥乳化沥青砂浆扩展度影响最大的是水泥的品种和用量及水泥的需水量。由于水泥乳化沥青砂浆是由无机材料和有机材料的混合体，它们中的各种成分将会相互作用影响。引入的成分越多，引起不确定的变化更多，因此，采用不掺任何掺合料的P硅酸盐水泥（波特兰水泥）是一个不错的选择。但由于我国的水泥品种较多，P硅酸盐水泥（
9、波特兰水泥）相对而言产量较少，采用P硅酸盐水泥是一个比较现实的选择。由于不同水泥厂家生产P硅酸盐水泥怕用的原材料不尽相同，外掺料也不相同，所以水泥的性质也是千差万别。对于水泥乳化沥青砂浆来说，我们要选择的是那些水需要量小的产品。这是因为，水需要量越小，需要用于使水泥乳化沥青砂浆达到一定的流动扩展度所需要的水就越少，灌板产生气泡的机会将会降低，灌板成功的机会将增加。（2）乳化沥青乳化扩展度的变化，从某种角度来说，主要是乳化沥青的性能决定的。乳化沥青的内聚力小，才能使砂浆有一个大的扩展度，但同时，由于内聚力小，砂浆中的各种成分就不能在砂浆内部达到一个相对的稳定，粗颗粒会下沉、粉状颗粒会上升，引起砂
10、浆中的成分产生砂浆颗粒梯度，发生离析和分层。选择合适的产品是水泥乳化沥青砂浆流动扩展度和流动度的保证。选择合适的产品是水泥乳化沥青砂浆流动扩展度和流动度的保证。对于乳化沥青来说，所用的乳化剂和稳定剂不同，将对其性质发生质的变化。我们要求乳化沥青要具有一定的黏度，同时还要保证乳化沥青具有稳定的体系。（3）水 水也是影响水泥乳化沥青砂浆扩展度的一个重要因素，只有达到一定的用量后才能使水泥乳化沥青砂浆具有流动性，同时控制水的用量也是保证水泥乳化沥青砂浆不产生离析的主要措施。（4）外加剂 外加剂的用量是调整水泥乳化沥青砂浆的主要手段。在施工过程中，在材料保持稳定、环境变化的情况下，我们可以仅仅通过调整
11、外加剂的用量使水泥乳化沥青砂浆的扩展度达到我们要求的状况。（5）其它影响 对同一个的配合比来说，最终的扩展度是基本稳定的。但是，在生产中产生的材料计量误差、环境发生变化等将对扩展度产生影响。我们在实际工作中应先分清是由于计量原因造成了扩展度异常，还是环境因素变化造成了扩展度异常，或者材料本身发生了变化，这样才能对症下药，找到突破口，解决水泥乳化沥青砂浆出现扩展度异常的问题。4 CA砂浆流动度与扩展度常见的问题4.1 水泥乳化沥青砂浆扩展时间长，而扩展度却很大乳化沥青在水泥乳化沥青砂浆中作用主要表现在对弹性模量的调整（标准要求为700010000MPa）上，但是其性质决定了水泥乳化沥青砂浆的拌和
12、性能和灌浆的质量。经过大量试验我们发现，不同种类的沥青生产的乳化沥青对水泥乳化沥青砂浆的性质影响是很大的。一般来说，普通沥青制作的乳化沥青性能要低于改性沥青制作的乳化沥青，只有改变乳化沥青的性能才能改变水泥乳化沥青砂浆的扩展时间与扩展度不匹配的现象。当然要排除由于组成水泥乳化沥青砂浆的各组分之间不相容性的因素。上述问题的出现，从根本上说，主要是乳化沥青的性质决定的，所以要从乳化沥青所用的原料中着手去解决。4.2 为什么水泥乳化沥青砂浆的扩展度满足要求，而流动度却不满足要求水泥乳化沥青砂浆的扩展度满足要求，而流动度却不满足要求的现象是经常出现的。那为什么会出现这样的情况呢？砂浆的扩展度主要是由于
13、砂浆本身的流动性决定的，而砂浆的流动度是由生产乳化沥青的沥青的黏度和砂浆的状态共同作用的。在暂行技术条件中，砂浆的扩展度要求t280（砂浆扩展到280mm时所用的时间）小于16s，我们在对此研发中，采用了D5300mm和t30018s作为标准进行了研究。在试配时经常可以看到以下两种情况：第一种情况是砂浆虽然扩展度为300mm左右，但由于扩展到300mm所用的时间较小，表现的现象是砂浆在瞬间就能到达300mm后，基本就不再产生流动。这样的砂浆在检测其流动性时，其流动度往往会很小，大体在20s左右。第二种情况是扩展度也较小，但t300时间较长。表现为在检测扩展度时，砂浆从一开始就成一种慢速扩展的方
14、式进行，逐渐扩展到300mm左右，其对应的流动度也较大，一般可以达到140s以上。但流动时间过长的砂浆往往会出现明显的分层梯度现象，即粗砂在砂浆的下层，呈干稠状，而上层为细砂和浆液，呈明显的液态状。砂浆在检测中出现上述现象的原因应该是多方面作用的结果，但最主要的原因还是由于乳化沥青的性质决定的。实践证明，通过调整乳化沥青的用量及配方组成是很难解决这一问题的，根治的办法是调整乳化沥青的性能，或更换乳化沥青。4.3 水泥乳化沥青砂浆的初始扩展度会比30min的扩展度小水泥乳化沥青砂浆要求初始和半小时时的状态要保持一定的稳定性，以保证水泥乳化沥青砂浆的作业时间和持续工作性。一般情况下，在选择原材料时
15、，就应考虑各种材料的相关性质。干料选择时，主要考查水泥凝结时间的影响；乳化沥青则应考虑乳化剂和稳定剂的品种及用量上重点考虑；外加剂要考虑缓凝成分对砂浆凝结时间的影响；消泡剂对凝结时间的影响等。正常情况下，砂浆的扩展度应随着时间的推移而变小，而出现30min后的扩展度大于初始扩展度主要是外加剂起的作用。一般情况下，外加剂同水泥相遇后，就会克服水泥颗粒间的张力，形成滚动效应而使扩展度增大。但部分外加剂同水泥相遇后，有效成分并不是立即产生滚动效应，而是在一定时间后才能完全形成滚动效应，即外加剂效应滞后。当然，出现这一现象并不完全是坏事，但超出限度就会对灌板效果产生一定的影响。现场施工时，主要是通过外加剂来调整扩展度的延时程度。因此，要求外加剂要有一定的减水、缓凝效果，并应根据现场材料的变化进行微调，从而保证水泥乳化沥青砂浆的状态。聚羧酸外加剂一般情况下有一定的缓凝成分和外加剂效应滞后效果，从而使水泥乳化沥青砂浆的30min扩展度大于5min扩展度。保证水泥乳化沥青砂浆的状态30min内不出现大的变化主要是在外加剂的组分上进行调节，适应现场的要求，保证砂浆在整个硬化过程中不出现离板分层。
