【正文】 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 1 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 水泥乳化瀝青砂漿施工技術(shù) (CRTS I型 ) 主講人：李海燕 13661019259 2022年 3月 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 2 CRTSⅠ 型板低彈模水泥乳化瀝青砂漿 第一節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿的組成與性能 第三節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備、工裝與勞動(dòng)力組織 第四節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿現(xiàn)場(chǎng)拌制 第五節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿灌注施工 第六節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿性能的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制要點(diǎn) 第二節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿原材料與質(zhì)量檢測(cè) 前言 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 3 前言 填充材料的種類與功能 我國(guó)的板式無(wú)砟軌道是在引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)再創(chuàng)新研發(fā)的，具有我國(guó)完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型軌道，是無(wú)砟軌道的主要結(jié)構(gòu)形式之一。板式無(wú)碴軌道與傳統(tǒng)有碴軌道相比，具有結(jié)構(gòu)高度低、維修保養(yǎng)工作量少、高速行車道碴不飛濺，穩(wěn)定性好、適用性強(qiáng)、耐久性強(qiáng)和使用壽命長(zhǎng)、軌道橫向阻力大等特點(diǎn)。主要由混凝土底座、彈性砂漿墊層、預(yù)制混凝土軌道板、板間連接構(gòu)件、鋼軌扣件等構(gòu)成。板式無(wú)砟軌道主要分為如下兩種型式： CRTSⅡ 型板式無(wú)砟軌道 CRTSⅠ 型板式無(wú)砟軌道 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 4 砂漿墊層 組成：瀝青乳液、 水泥、 細(xì)骨料、其它添 加劑 功能：支撐、調(diào)整，提供彈韌性 凸臺(tái)樹(shù)脂 組成：聚醚、異氰酸酯、填料 功能：與凸臺(tái)一起限制軌道板的縱橫向位移，同時(shí)提供合適的彈性和剛度。 灌注袋 組成：聚脂無(wú)紡布 功能：模板、定位、保護(hù) 充填墊板 組成：注入袋及樹(shù)脂澆鑄體 功能：精調(diào)鋼軌高度 CRTS I 型 CRTS Ⅱ 型 前言 填充材料的種類與功能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 5 普通 A型板式軌道 框架型板式軌道 前言 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 6 水泥乳化瀝青砂漿功能 支撐調(diào)整 、 緩沖協(xié)調(diào) 、 阻斷裂紋 、 提供彈性 。 （ 1）支撐調(diào)整 保證軌道的平順性：砂漿墊層厚度一般為 50mm左右，砂漿太薄對(duì)耐久性有影響，過(guò)厚則不經(jīng)濟(jì)，所以厚度限制在 40～ 100mm之間。 保證軌道結(jié)構(gòu)的耐久性和乘車的舒適性。砂漿的彈性由砂漿的彈性模量表征，彈性模量高低影響其緩沖效果，延展性標(biāo)志砂漿的變形性能，影響砂漿墊層的變形協(xié)調(diào)能力。因此，應(yīng)同時(shí)關(guān)注墊層砂漿的彈性模量和延展性。 （ 2）緩沖協(xié)調(diào)（彈性、延展性） 前言 填充材料的種類與功能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 7 水泥乳化瀝青砂漿功能 混凝土底座板允許開(kāi)裂而軌道板不允許開(kāi)裂， CRTSⅠ 型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)中用低彈模水泥乳化瀝青砂漿，有一定的阻斷裂紋向上反射的功能。 （ 3）阻斷裂紋（彈模、延展性） 由上可知， CRTSⅠ 型板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)中水泥乳化瀝青砂漿墊層的重要功能是 支撐調(diào)整 和 緩沖協(xié)調(diào) 。 （ 4）提供（有限）彈性 水泥乳化瀝青砂漿墊層提供的彈性對(duì)軌道整體彈性十分有限，扣件彈性比砂漿大得多，而且，砂漿彈性對(duì)軌道總體彈性的影響也較小。 前言 填充材料的種類與功能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 8 凸臺(tái)樹(shù)脂功能 凸形擋臺(tái)填充聚氨酯樹(shù)脂（簡(jiǎn)稱凸臺(tái)樹(shù)脂）是 CRTS I 型板式無(wú)砟軌道的重要組成部分，它填充在軌道板與凸形擋臺(tái)之間的縫隙中，灌注狀態(tài)如圖1所示，主要起到軌道板的 縱橫向定位及減振緩沖作用 。 圖 1 圖臺(tái)及填充樹(shù)脂示意圖 前言 填充材料的種類與功能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 9 日本 CA砂漿 (Cement Asphalt Mortar)的研發(fā)始于 1965年，從 1975年至今共鋪設(shè) 2600km ，分為 A配合以及 B配合，適用范圍見(jiàn)下表 板型、地區(qū)區(qū)間 明亮區(qū)間 (包括從 隧道口至 200m的區(qū)間 ) 隧道區(qū)間 (不包括從 隧道口至 200m的區(qū)間 ) 平板 框架板 平板 框架板 溫暖地區(qū) A B A 寒冷地區(qū) B 表 1 日本 A、 B配方的使用情況 德國(guó) BZ砂漿 (Bitumen Zement Mortar)由于應(yīng)用時(shí)間和里程較短，其使用壽命還有待進(jìn)一步考察。 前言 國(guó)外應(yīng)用情況 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 10 1979年，在北京西北環(huán)線軍莊至三家店間 40m 1981年，在皖贛線溶口隧道 25m 2022年， 秦沈客運(yùn)專線國(guó)產(chǎn)和日本 前言 國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 11 2022年，贛龍線楓樹(shù)排隧道 719m 2022年， 北京東郊環(huán)形試驗(yàn)基地 100m 8000多萬(wàn)噸運(yùn)營(yíng)考驗(yàn) 前言 國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 12 2022年，遂渝線無(wú)砟軌道技術(shù)綜合試驗(yàn) 8km 2022年， 京津城際采用 BZ砂漿， 224 km 2022年，臺(tái)灣高鐵應(yīng)用日本 CA砂漿技術(shù)鋪設(shè)了 600km 前言 國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 13 2022年，武廣線武漢綜合試驗(yàn)段 40km； 2022年，石太客運(yùn)專線 95 km； 2022年， 濱綏線 嚴(yán)寒地區(qū) 成高子試驗(yàn)段 500m。 前言 國(guó)內(nèi)應(yīng)用情況 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 14 CRTSⅠ 型板低彈模水泥乳化瀝青砂漿 第一節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿的組成與性能 第三節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備、工裝與勞動(dòng)力組織 第四節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿現(xiàn)場(chǎng)拌制 第五節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿灌注施工 第六節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿性能的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與控制要點(diǎn) 第二節(jié) 水泥乳化瀝青砂漿原材料與質(zhì)量檢測(cè) 前言 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 15 乳化瀝青 乳化瀝青是將瀝青或改性瀝青加熱熔融，和乳化皂液（包括乳化劑、穩(wěn)定劑、電解質(zhì)等）與水一起，經(jīng)乳化機(jī)的機(jī)械作用，以細(xì)小微粒分散于水中形成的水包油型乳化瀝青，因此，乳化瀝青含有基質(zhì)瀝青、乳化劑、穩(wěn)定劑、電解質(zhì)和水（如圖 ）?；疽笫侨榛癁r青在強(qiáng)堿性的水泥漿體中是穩(wěn)定的，乳液類型可以是陽(yáng)離子型，陰離子型或非離子型。乳化劑主要是一些常用的表面活性劑，如季銨鹽、高元醇的硫酸酯、聚乙氧基烷基醚等。 水泥乳化瀝青砂漿是由乳化瀝青和水泥膠結(jié)砂子形成的具有優(yōu)良彈韌性的砂漿，其主要組成有： 水泥乳化瀝青砂漿的組成 1 水泥乳化瀝青砂漿的組成與性能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 16 乳化瀝青 工程應(yīng)用中，低彈性模量 CA砂漿主要采用陽(yáng)離子型乳化瀝青，其固體含量要求在 60%左右。 水泥乳化瀝青砂漿的組成 圖 乳化瀝青的結(jié)構(gòu)示意圖（左）及顯微照片（右） 水 瀝青顆粒 1 水泥乳化瀝青砂漿的組成與性能 圖 乳化瀝青 結(jié)構(gòu)示意圖（左）及顯微照片（右） CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 17 水泥 主要是硅酸鹽水泥和摻混合材的復(fù)合硅酸鹽水泥，為提高凝結(jié)硬化速度，也采用快硬水泥，如硅酸鹽水泥與鋁酸鹽水泥組成的混合水泥。 水泥乳化瀝青砂漿的組成 細(xì)骨料 河砂或機(jī)制硅砂，細(xì)度模數(shù)為 ~。 膨脹劑 主要采用煅燒合成的硫鋁酸鈣和氟鋁酸鈣或二者混合的礦物粉末，石灰粉末，其細(xì)度要求為 4000~10000cm2/g。 發(fā)泡劑 有鋁粉、氮化鋁、鋅粉、錫粉、硅鈣合金等粉末或其混合物。 此外，還有消泡劑和聚合物乳液（ P乳劑）等。 所以，水泥乳化瀝青砂漿是一種多組分、多物相的混合砂漿，新拌砂漿是一種介穩(wěn)懸浮漿體。 1 水泥乳化瀝青砂漿的組成與性能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 18 （ 1） 水泥乳化瀝青砂漿的基本性能 水泥乳化瀝青砂漿的性能 為使砂漿墊層滿足板式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的要求，水泥乳化瀝青砂漿必須具有以下四方面的性能： ? 施工性能：流動(dòng)性、穩(wěn)定性、勻質(zhì)性、可工作時(shí)間等 ? 物理性能：?jiǎn)挝惑w積質(zhì)量、含氣量、膨脹率等 ? 力學(xué)性能：抗壓強(qiáng)度、彈性模量、延展性等 ? 耐久性能：抗凍性、耐候性、抗水性等 這些性能是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的，彈性砂漿墊層的力學(xué)性能與耐久性能不但取決于水泥乳化瀝青砂漿的組成與配比，而且在很大程度上取決于施工性能與現(xiàn)場(chǎng)施工質(zhì)量控制。 CRTSⅠ 型板式無(wú)砟軌道用水泥乳化瀝青砂漿暫行技術(shù)條件（簡(jiǎn)稱暫行技術(shù)條件）規(guī)定的技術(shù)性能指標(biāo)要求如表 。 1 水泥乳化瀝青砂漿的組成與性能 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 19 （ 1） 水泥乳化瀝青砂漿的基本性能 水泥乳化瀝青砂漿的性能 CRTSⅠ 型板式無(wú)砟軌道用水泥乳化瀝青砂漿暫行技術(shù)條件（簡(jiǎn)稱技術(shù)條件）規(guī)定的技術(shù)性能指標(biāo)要求如表 。 1 水泥乳化瀝青砂漿的組成與性能 序號(hào) 項(xiàng) 目 單位 指標(biāo)要求 試驗(yàn)方法 1 砂漿溫度 ℃ 5～ 40 棒狀溫度計(jì)法 2 流動(dòng)度 s 18～ 26 附錄 A 3 可工作時(shí)間 min ≥30 4 含氣量 ％ 8～ 12 附錄 B 5 單位容積質(zhì)量 kg/l 6 抗壓強(qiáng)度 1d MPa 附錄 C 7d 28d 7 彈性模量 (28d) MPa 100～ 300 附錄 D 8 材料分離度 ％ 附錄 E 9 膨脹率 ％ ～ 附錄 F 10 泛漿率 ％ 0 附錄 G 11 抗凍性 300次凍融循環(huán)試驗(yàn)后，相對(duì)動(dòng)彈模量不得小于 60％，質(zhì)量損失率不得大于 5％。 附錄 H 12 耐候性 無(wú)剝落、無(wú)開(kāi)裂、相對(duì)抗壓強(qiáng)度不低于 70%。 附錄 I 表 技術(shù)條件 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 20 （ 2） 水泥乳化瀝青砂漿性能的主要影響因素 水泥乳化瀝青砂漿的性能 ① 施工性能 新拌水泥乳化瀝青砂漿的施工性能主要有流動(dòng)性、保持流動(dòng)性的能力、勻質(zhì)性和穩(wěn)定性等，其評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有 流動(dòng)度 、 可工作時(shí)間 、 泛漿率 、 分離度 和 砂漿溫度 。 流動(dòng)性 灌注施工工藝要求新拌水泥乳化瀝青砂漿具有自流平的特性，能在漿體高度差產(chǎn)生的重力作用下流動(dòng)并充滿灌注袋或軌道板與底座板間的間隙，因此，砂漿必須具有很好的流動(dòng)性。砂漿的流動(dòng)性用流動(dòng)度指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)，它是容積約為 600ml的漿體流出圓錐形 J型漏斗所需的時(shí)間，所需時(shí)間越小，則砂漿的流動(dòng)性越好。暫行技術(shù)條件要求流動(dòng)度為 18~26秒。 新拌砂漿的流動(dòng)度主要取決于砂漿中液體（乳化瀝青和水）的用量，液體用量越大，流動(dòng)性越好，流動(dòng)度越小。但砂漿的用水量是有一定限制的，用水量太大，會(huì)降低砂漿及其墊層的耐久性和強(qiáng)度，因此，必要時(shí)可以添加合適的減水劑，以獲得較低用水量下的較小流動(dòng)度。所以，拌制砂漿時(shí)，可以通過(guò)選取合適的用水量和減水劑品種與用量，獲得灌注施工所需的流動(dòng)度。 1 水泥乳化瀝青砂漿的組成與性能 測(cè)定流動(dòng)度和砂漿溫度 測(cè)定攪拌后的 CA砂漿 溫度 測(cè)定攪拌后的 CA砂漿的流動(dòng)度 CHINA ACADEMAY OF RAILWAY SCIENCES 中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 22 （ 2） 水泥乳化瀝青砂漿性能的主要影響因素 水泥乳化瀝青砂漿的性能 ① 施工性能 可工作時(shí)間 水泥乳化瀝青砂漿拌制后，其流動(dòng)性會(huì)因水泥的水化反應(yīng)而不斷降低，即流動(dòng)度（時(shí)間）會(huì)增加；另一方面，目前施工中采取砂漿定點(diǎn)拌制，再由拌制點(diǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)到灌注工點(diǎn)，這一轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)