系统介绍了CA砂浆的组成成分以及搅拌工艺，详细说明了灌注时的施工工艺，并阐述了砂浆的各项性能指标和试验方法。关键词CA砂浆施工工艺1简介乳化沥青水泥砂浆（简称CA砂浆）是由乳化沥青、水泥、砂、聚合物乳液、消泡剂、膨胀剂、引气剂、铝粉、水等多种组分以一定的比例混合搅拌而成的流动状乳液。其固化后形成的垫层即为CA砂浆垫层，它具有一定的强度和弹性，还具有良好的稳定性和耐久性.2CA砂浆施工工艺2.1CA砂浆搅拌工艺参数砂浆采用搅拌车进行搅拌，砂浆车由储料系统，配料系统和搅拌系统组成，并配有发电机和空调设备，计量系统精度在±0.5%以内。具体搅拌工艺如下①加料前应测量各种材料的温度（控制在5℃～35℃），检查干料是否有结块，乳化沥青是否均匀，有无破乳现象等。②施工前必须通过试验室调整用水量确定配合比。③开启搅拌机,投入水,启动高速搅拌对搅拌机及叶片进行清理，消除附着物。④输入配合比与生产数量，计量配料。⑤启动生产，投料搅拌，搅拌流程为低速搅拌（30-50转/分），依次投入水，乳化沥青，消泡剂等材料，再改为中速搅拌（60-80转/分）），依次加入水泥，砂，混合材等干料，之后为高速搅拌（90-150转/分）），搅拌时间180-300秒（一般小于10分钟），最后改为低速搅拌，取样测试，如指标合适，慢搅3分钟，灌注，留样；如指标不合适，进行调整后再灌注。2.2CA砂浆灌注工艺参数①在轨道板表面铺设塑料薄膜，防止轨道板等的污染。②一切准备完成后，打开阀门使砂浆流入灌注漏斗，待砂浆淹没出料口一定高度后打开阀门，使砂浆自然流入灌注袋内。灌注过程由慢-快-慢，一次连续灌入，不得间断。③观察轨道板，不得出现拱起、上浮现象，确认灌注袋充填饱满后停灌，将灌注袋的灌注口绑扎牢固，用三角垫块支撑。④灌注结束后20-40分钟内，将灌注口内的砂浆挤入灌注袋，挤入结束后，用U型夹具封住灌注口的根部。⑤待砂浆层强度达到0.1Mpa后，拆除支撑螺杆，并切断灌注口，将灌注口用保护薄膜封闭。2.3CA砂浆性能试验方法及工艺参数2.3.1流动度和可工作时间CA砂浆流动度与可工作时间是保证板式轨道CA砂浆灌注施工质量的重要指标。为确定CA砂浆流动度指标，试验采用特制漏斗进行测定，将拌好的砂浆注入漏斗，打开出口至砂浆全部流出所经历的时间，即为流动度。适当的流动度对于砂浆的性能与灌注质量非常重要，流动度过小，砂浆会出现离析，影响其强度和耐久性；流动度过大，砂浆粘稠，就难以将轨道板与基础间填充密实，直接影响灌注质量。借鉴日本板式轨道CA砂浆的流动度指标，结合我国前期进行的大量试验，确定流动度指标在18～26s，可满足性能与灌注要求。其试验采用漏斗法进行，漏斗上口径为ф70mm，下口径为ф10mm，高度为450mm，将配制好的砂桨注人漏斗内，打开出口阀门，同时开始计时，砂浆全部流出所经历的时间，即为砂浆的流动度。可工作时间的试验方法与流动度相同，但同一试样每隔10分钟做一次，并绘出流动度曲线，即流动度与累计时间的对应关系。砂浆在流动度设计范围内所经历的时间，即为砂浆的可工作时间。2.3.2含气量CA砂浆的含气量是一个重要指标，在CA砂浆的配制过程中导入适量的微小气泡，可提高在寒冷、积雪地区CA砂浆的抗冻性，这种气泡可缓和CA砂浆层内的自由水等受冻害膨胀时产生的冻晶压力，根据日本铁路的研究结果，空气量达8%以上时，抗冻害性有显著提高，但若超过16%，砂浆层的密实度降低，影响其杭压强度。为此，设计中将空气量控制在8—12%范围内。试验方法是采用三角烧瓶称重法。先由三角烧瓶测试出砂浆的表观密度，公式如下表观密度=三角烧瓶内砂浆的质量／三角烧瓶的容积,根据表观密度计算出含气量=（密度-表观密度）／密度×100%2.3.3膨胀率CA砂浆灌注后固化，一般会产生2-3%的收缩，直接影响砂浆的填充效果，为此设计中必须考虑在原材料中添加适量的膨胀剂使其产生膨胀。膨胀率的大小应严格控制，膨胀率过小，轨道板与砂浆层之间会产生空隙；膨胀率过大，会将调整好的轨道板抬起，直接影响轨道的高低、轨向等线路几何状态。考虑砂浆灌注后伸缩，设计要求CA砂浆膨胀率应控制在1-3%之内。CA砂浆膨胀率采用量筒、游标卡尺进行测定。将配制好的CA砂浆注入容积为250ml量筒内，其上加一块玻璃板，用深度游标卡尺测量灌注时和放置24h后玻璃板至砂浆表面的高度H0和H24。膨胀率的计算如下式膨胀率（%）=0.000314×（H0-H24）×D2其中D为量筒的内径。2.3.4材料分离度在流动度较小或砂的粒径偏大的情况下，CA砂浆原材料之间会出现分离、泛浆或沉淀现象，砂浆的强度和耐久性会相应降低，为保证CA砂浆固化体的匀质性，采用材料分离度作为匀质性评价的指标，借鉴日本板式轨道CA砂浆与我国前期试验的结果，确定CA砂浆的材料分离度在1%以下。材料分离度试验采用等分法进行测定。制作ф50×50mm的圆柱体砂浆试件，在砂浆龄期达28天后，将其分成上、下两等分，分别称重，计算出其单位容积的质量。材料分离度的计算如下式材料分离度=×100%2.3.5抗压强度为提高CA砂浆抗初期冻害性，提高施工工效，设计中，相应地对不同龄期的强度提出了要求1d龄期应达到0.1MPa以上，以满足拆模、取出轨道板支撑螺栓的要求；7d龄期应达到0.7MPa以上，以满足轨道铺设时搁置重物的要求；28d龄期应达到1.8Mpa以上，以满足铁路通车的基本要求。其试验采用单轴压缩法。试样为ф50×50mm的圆柱体，在试样达到上述各龄期后，利用压力试验机以1.0毫米/分钟的速率均匀加载，当压力不再上升时候停止加载，其压力最大值即为试件在各龄期时的抗压强度。以三个试件强度的算术平均值作为该组试件的强度。2.3.6弹性模量CA砂浆的弹性模量与强度存在一定的对应关系。一般地，抗压强度高，相应地弹性模量大，在上述CA砂浆的强度范围内，设计要求砂浆28天的弹性模量范围为100-300MPa。CA砂浆弹性模量试验方法与抗压强度基本相同，试件为ф50×50mm的圆柱体，用压力试验机以1.0毫米/分加载速率，匀速加载，加载至0.1Mpa时立即卸载，卸载速度与加载速度相同。继续按上述过程重复四次试验，然后以第五次加载曲线的数据计算弹性模量，一般取加载曲线3/4抗压强度与最终抗压强度（0.1Mpa）之间的曲线段进行计算，即E=其中a为试验时第5次加载，加载曲线3/4抗压强度时试样的变形；b为试验时第5次加载，加载曲线最终抗压强度时试样的变形；σb为试件加载曲线最终抗压强度；σa为试件加载曲线3/4的抗压强度。以三个试件强度的算术平均值作为该组试件的弹性模量值。3总结通过介绍，我们能系统的了解到CA砂浆的搅拌、灌注、试验和施工的各种工艺参数，对CA砂浆在高速铁路建设中所起的作用有了更深的认识，目前CA砂浆处于一个相对成熟的阶段，但还没有达到最完善的地步，性能指标也没有达到完美的要求，所以我们仍需要不断的探索，争取发掘出CA砂浆更多的价值，在以后的铁路建设中发挥更大的作用。参考文献1客运专线铁路CRTSI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
李何兵
《赤子》2009年22期CA砂浆施工工艺李何兵中铁四局七公司
赤子
2009年22期
