水泥乳化沥青砂浆施工技术(CRTSⅡ型).ppt

水泥乳化沥青砂浆施工技术(CRTS型),2009年3月,无砟轨道技术再创新攻关组,第三章CRTS型板低弹模水泥乳化沥青砂浆,简介CRTS型板式无砟轨道,1 轨道结构,CRTS型板式无砟轨道由滑动层、底座板（桥上）/支承层（路基隧道上）、水泥乳化沥青砂浆填充层、轨道板、板间纵向连接、钢轨及扣件等结构组成（如图所示）。CRTS型板式无砟轨道通过在轨道板灌注口中灌注水泥乳化沥青砂浆，砂浆硬化后将已经精调到位和临时固定的预制轨道板和基础支承层连接为整体，利用板间粘接力完成轨道板三向永久定位。同时，通过轨道板预留钢筋的纵向联结提高轨道纵向整体刚度和轨道板板端抗翘曲能力。无砟轨道施工完成后，水泥乳化沥青砂浆调整层作为轨道结构的一部分永久参与工作，要求与其他轨道构件具有一致的耐用性。,1 轨道结构,目前在我国已经成功应用在了京津城际铁路和武汉综合试验段上，成型的CRTS型板式无砟轨道外观如图所示。,图1.2.2 CRTS型板式无砟轨道实景,简介CRTS型板式无砟轨道,2 砂浆功能,水泥乳化沥青砂浆作为轨道板和底座之间的调整层，主要起到填充、支撑、承力、传力的作用，并可为轨道提供适当的刚度和弹韧性。水泥乳化沥青砂浆的性能直接影响到轨道结构的平顺性、列车运行的舒适性与安全性、轨道结构耐久性和运营维护成本，是CRTS型板式无砟轨道的关键工程材料之一。,CRTS型板的尺寸虽与CRTS型板相近，但其设置横向假缝允许开裂，类似“串联宽轨枕”式结构，对下部变形的自适应能力较强，对下部缓冲协调和均匀受力的要求较低，故其下部水泥乳化沥青砂浆垫层的主要功能是：施工调整（充填空隙）、传递荷载、约束轨道板。,简介CRTS型板式无砟轨道,砂浆的填充作用主要是保证轨道板、充填垫层和基础支承层之间的共同作用，因此砂浆应能充分填满轨道板和基础支承层之间的安装空隙，使列车荷载按照理想的模式通过轨道板由垫层传递至基础支承层,施工调整,传递纵向及横向荷载列车运行过程中特别是制动时会对轨道板产生一个附加的纵向力，弯道行车又会对轨道板产生一个附加的横向力。在不设置凸形挡台的CRTS型板式无砟轨道中，附加的纵向和横向力均要通过垫层砂浆在轨道板和基础支承层间传递。,传递轨面系统荷载,传递竖向荷载砂浆垫层作为轨道板与基础支承层之间相对位置的调整层，起到传递荷载的作用。砂浆垫层所受荷载主要为轨道板及轨面系统自重、高速列车冲击荷载两部分。,2 砂浆功能,简介CRTS型板式无砟轨道,连续结构使得砂浆约束轨道板位移成为可能，垫层砂浆依靠其抗剪作用实现约束轨道板的功能。因此，砂浆硬化后不仅要与基础支承层产生一定的粘结强度，同时应与轨道板之间粘结可靠。只有垫层砂浆与轨道板粘结牢固后才能保证拆除临时支架后的轨道板位置保持精调后的状态，同时确保轨道板在行车状态下位置的相对固定。,约束轨道板,2 砂浆功能,简介CRTS型板式无砟轨道,第三章CRTS型板高弹模水泥乳化沥青砂浆,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,乳化沥青是沥青或改性沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作用下经机械剪切作用下制得的均匀分散体。,高弹模水泥乳化沥青砂浆是由乳化沥青、水泥、细骨料、水和外加剂经特定工艺搅拌制得的具有特定性能的砂浆。其主要组成材料有乳化沥青、干料、水、减水剂、消泡剂，如图所示。,3.1.1高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成,乳化沥青,干料是由水泥、细骨料、外加剂等按一定比例经机械搅拌制得的均匀干粉材料。水泥乳化沥青砂浆是一种多组分、多物相的混合砂浆。,干料,图3.1.1 水泥乳化沥青砂浆的组成,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、弹性模量等 耐久性能：抗冻性、抗疲劳性等,这些性能是相互关联、相互影响的，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。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（以下简称暂行技术条件）规定的水泥乳化沥青砂浆技术性能指标要求如表所示。,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,3.1.2 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（简称暂行技术条件）规定的技术性能指标要求如表所示。,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,注：（1）D5表示砂浆出机扩展度；D30表示砂浆出机30min时的扩展度；t280表示砂浆扩展度达280mm时所需的时间。,施工性能,水泥乳化沥青砂浆的施工性能包括拌合物温度、扩展度、流动度、分离度。,A拌合物温度：温度是影响水泥沥青砂浆施工性能的重要因素之一。温度过高，易导致水泥沥青砂浆破乳或工作性能损失过快，影响施工。温度过低，对水泥沥青砂浆的灌注质量、强度发展、施工进度产生较大的影响。因此，暂行技术条件规定，新拌砂浆的温度应在535。,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能,B扩展度：是指将一定量的砂浆装满扩展度筒（内径为50mm，高为190mm）后，将扩展度筒垂直提高15cm时砂浆扩展的直径，如图所示。,图3.1.2 砂浆的扩展度,施工性能,水泥乳化沥青砂浆的施工性能包括拌合物温度、扩展度、流动度、分离度。,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能,B扩展度：,水泥乳化沥青砂浆的扩展度是衡量水泥乳化沥青砂浆流动性能的一个非常重要的指标，扩展度反映了砂浆的自流平能力，它直接影响了砂浆的灌板效果和灌板质量。合适的扩展度是保证板底水泥沥青砂浆饱满的前提条件之一。扩展度过小，水泥沥青砂浆在板下缝隙中很难流开，无法灌满板或在边角处灌注不到位，暂行技术条件规定了砂浆的最小扩展度为280mm。但这并不意味着砂浆的扩展度越大越好。实际上，砂浆的扩展度过大，砂浆极易产生离析，灌板后砂浆会出现粗颗粒集聚在下层，细集料集聚在砂浆的上层。砂浆的扩展度受原材料、配合比、搅拌设备影响较大。,施工性能,水泥乳化沥青砂浆的施工性能包括拌合物温度、扩展度、流动度、分离度。,C流动度：是指1L砂浆从规定的漏斗中全部连续流出的时间，以秒（s）计。流动度也是反映砂浆流动性能的指标。暂行技术条件规定80s120s。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。流动度的测试如图所示。,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能,D分离度：是指50mm50mm砂浆试件上下两部分的密度差。,图3.1.3 砂浆的扩展度,分离度是表征砂浆匀质性的指标。水泥乳化沥青砂浆是由多组分、多物相混合而成的，其中有液相、固相和气相，有密度较小的空气、有机材料和水等，有密度较大的水泥颗粒和砂，各相的密度相差较大，在重力作用下，密度较大的物相会在新拌砂浆中下沉，而密度较小的物相会上浮，造成新拌砂浆匀质性差。为了保证灌注施工后的砂浆垫层是均匀的，要求这些物相均匀分布在新拌水泥浆体中，即新拌砂浆应具有很好的匀质性。,物理性能,水泥乳化沥青砂浆的物理性能有密度和体积变化，其评价指标为含气量、单位容积质量和膨胀率。,A含气量：水泥乳化沥青砂浆中有很多表面活性剂，在搅拌的过程中会产生很多气泡；另一方面，为了改善硬化砂浆垫层的抗冻性，还添加了少量引气剂，因而，砂浆中含有较多气泡。砂浆中含有一定量和较小孔径的气泡对砂浆的流动性、抗离析分离性能和硬化砂浆的抗冻性是有益的，而过多的含气量和较大的气泡会降低砂浆的强度和耐久性能，因此，应采用消泡剂对水泥乳化沥青砂浆进行消泡处理。暂行技术条件规定，砂浆的含气量应小于10。,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能,图3.1.4 砂浆含气量仪,砂浆含气量的测试原理与混凝土一样，不同的是砂浆含气量仪的容积为1L。砂浆含气量仪如图所示。,物理性能,水泥乳化沥青砂浆的物理性能有密度和体积变化，其评价指标为含气量、单位容积质量和膨胀率。,B单位容积质量：单位容积质量表征了砂浆的含气量和弹性模量。砂浆的单位溶剂质量越小，砂浆的含气量越大，弹性模量越低。,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能,C膨胀率：由于水泥沥青砂浆是填充精调后的轨道板与水硬性支承层/底座板之间空隙的一种填充材料,因此,达到充分填充是水泥沥青砂浆的最主要的特性。对水泥乳化沥青砂浆来说，在凝结硬化过程中，一般都不可避免地会产生体积收缩现象。为了使砂浆在轨道板与底座板间灌注饱满充盈，砂浆应具有一定的体积膨胀性，因此，必须通过添加膨胀组分来弥补收缩，并用24小时的膨胀率指标评价。,力学性能,水泥乳化沥青砂浆的力学性能包括砂浆的1d、7d、28d抗折强度、抗压强度和28d的弹性模量。水泥乳化沥青砂浆的强度试验方法与水泥胶砂一样，但由于水泥乳化沥青砂浆的强度较低，因此其加载速度与水泥胶砂不一样。水泥乳化沥青砂浆的抗压强度加荷速度50 N/s500N/s，并须保证试件在30s90s断裂。砂浆的弹性模量试验方法与混凝土的一样。,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能,当采用改性乳化沥青进行水泥沥青砂浆拌制时，由于生产改性乳化沥青时的乳化剂、稳定剂等的用量相对较多及沥青性能的影响等原因，会对水泥沥青砂浆的1d强度产生一定的影响，此时可允许适当放宽对水泥沥青砂浆1d的强度要求，但不得影响水泥沥青砂浆的后期强度及其它性能。,耐久性能,水泥乳化沥青砂浆的耐久性能主要包括砂浆的抗冻性和抗疲劳性能。,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能,A抗冻性：水泥乳化沥青砂浆的抗冻性试验方法与混凝土不一样，其采用盐冻法，并用单位面积剥落量和相对动弹性模量表征砂浆的抗冻性能。不同于混凝土测试横向基频来计算相对动弹性模量，砂浆的相对动弹性模量是通过测试试件的超声传播时间计算得到的，超声传播时间测量装置如图3.1.5所示。不同于混凝土快冻法100mm100mm400mm试件，砂浆采用的抗冻试件尺寸为150mm110mm70mm，如图3.1.6所示。盐冻法的冻融循环制度如图3.1.7所示。,图3.1.5 超声传播时间测试仪,图3.1.6 经过密封处理的抗冻试件,图3.1.7 盐冻法冻融循环制度,耐久性能,水泥乳化沥青砂浆的耐久性能主要包括砂浆的抗冻性和抗疲劳性能。,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,3.1.2 水泥乳化沥青砂浆的性能,B抗疲劳性能：是指砂浆抵抗10000次疲劳荷载作用的能力。暂行技术条件要求砂浆在如图3.1.8所示的脉冲荷载作用下10000 次不断裂。,图3.1.8 脉冲荷载示意图,其中：荷载：应力下限Pu=0.025 N/mm；应力上限P0=0.35 N/mm脉冲持续时间：0.2 s两次脉冲的间隔：1.5 s,水泥乳化沥青砂浆的配合比设计原则：,水泥用量宜不小于400 kg/m3。乳化沥青与水泥的比值宜不小于0.35。水灰比宜不大于0.58。配合比设计时应考虑施工环境温度条件变化对砂浆拌合性能的影响。水泥乳化沥青砂浆的配合比应通过适当选取原材料、计算、试配、调整等步骤选定。当乳化沥青、干料的生产原材料、生产配合比等发生改变时，应重新选定配合比。,第一节高弹模水泥乳化沥青砂浆的组成与性能,3.1.3水泥乳化沥青砂浆的配合比设计,第三章CRTS型板高弹模水泥乳化沥青砂浆,水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法,水泥乳化沥青砂浆的主要组成材料有乳化沥青、干料、水、减水剂、消泡剂。下面将分别叙述其性能要求和检测方法。,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,原材料质量是影响水泥乳化沥青砂浆性能和砂浆垫层灌注施工质量的重要因素，所以，保证灌注施工质量和性能的首要是严格控制进入到施工现场的原材料的质量。,乳化沥青的组成及其性能要求,乳化沥青是沥青或改性沥青与水在乳化剂、稳定剂等作用下经机械剪切作用下制得的均匀分散体。因此，乳化沥青含有基质沥青或改性沥青、乳化剂、稳定剂、电解质和水等，其固含量（乳化沥青蒸发残留物含量）一般为60左右。,基质沥青,目前，对石油沥青的结构有胶体理论和高分子理论两种理论。现代胶体理论认为，固态微粒的沥青质是分散相，液态的油分（芳香分、饱合分）为分散介质，胶质使分散相很好的胶溶在分散介质中。沥青的各个不同组分在沥青中形成不同的胶体结构，可以分为溶胶型结构、溶-凝胶型结构、凝胶型结构三种，性质从牛顿流体向弹性体转变。,水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,乳化沥青的组成及其性能要求,基质沥青,基质沥青主要分为地沥青（包括天然沥青和石油沥青）、焦油沥青、煤沥青、页岩沥青等，各国目前生产及使用最多的是石油沥青。沥青的组分极为复杂，一般来说，沥青主要由沥青质、芳香分、胶质和饱合分等四个部分组成。沥青各组分在沥青中的含量及性质特点见表所示。,表3.2.1 沥青各组分的含量及性质特点,由于沥青的组分十分复杂，对沥青的组成的具体分析没有实际意义。目前，对沥青的特性主要通过其物理性质来表达。各国在分析沥青时所遵循的规范主要有三种：针入度分级规范、粘度分级规范、SHAP按路用沥青性能分级规范。根据这些分级规范，各国相应的对沥青进行了分类，并明确了其相关物理性能指标及使用范围。其中，重交通石油沥青由于其优越的性能越来越多的受到重视及广泛应用。国外在进行水泥沥青砂浆施工时也均采用重交通石油沥青。,水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,乳化沥青的组成及其性能要求,基质沥青,暂行技术条件规定应选用重交通道路石油沥青或道路石油沥青（B级以上），其性能应满足表的要求，用于生产沥青的原油宜固定。,表3.2.2 沥青的性能指标要求,沥青是粘弹性材料，其特性常用三大性能指标延度、针入度与软化点来表征，此外，还有闪点、蜡含量、密度、溶解度等。沥青在大气环境中容易发生老化，空气中的氧化导致其成分的降解与转化的过程，引起沥青老化的环境因素有光、氧、温度与水。老化过程中，沥青因组分的挥发、降解与转化而连续硬化或脆化，导致沥青材料粘塑性降低，硬脆性增加。评价沥青耐老化性能的方法有沥青蒸发损失试验、沥青薄膜加热试验和沥青旋转薄膜烘箱试验，通过这些人工加速老化处理后，测定试件的质量损失、针入度比或残留延度值等性能指标作为评价指标。,水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,乳化沥青的组成及其性能要求,改性沥青,沥青改性后，对沥青本身的性能以及沥青混合料的耐久性如温度敏感性能、抗剥落性能、抗水损性能等耐久性能都有明显改善。相关科研结果也表明，沥青改性后，对水泥沥青砂浆的抗开裂性能、收缩性能等有较好的改善作用，因此，暂行技术条件鼓励采用改性沥青。,目前采用的沥青改性剂多为聚合物，用于沥青改性的聚合物主要有三类：,A 橡胶类：即聚合物弹性体，可分为天然橡胶、合成橡胶、再生橡胶三种。在工程上应用于沥青改性的，以合成橡胶为多，主要有丁苯橡胶(SBR)、氯丁橡胶(CR)，丁二苯橡胶(BR)等。B 树脂类：可分为热塑性树脂和热固性树脂。主要有乙烯醋酸乙烯酯(EVA)，聚乙烯(PE)，聚氯乙烯(PVC)等。C 热塑性橡胶类：又称热塑性弹性体，主要有苯乙烯丁二烯嵌段共聚物(SBS)、苯乙烯异丁烯嵌段共聚物(SIS)等。,我国的改性沥青标准中选择了SBS、SBR、PE、EVA四种改性剂，并做出了相应的指标规定。一般来说，不同改性剂对改性后沥青性能影响如下：高温稳定性：SBSSBREVAPE；低温抗裂性：SBSSBREVAPE，其中PE使延度降低；弹性恢复：SBSSBREVAPE，其中，PE几乎没有弹性；60粘度：SBSPEEVASBR。,水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,乳化沥青的组成及其性能要求,改性沥青,根据公路部门经验，天气较热时，在阳光直射下，沥青路面的温度会高出环境温度25左右；而水泥沥青砂浆灌注后，处在轨道板下面，板底砂浆的温度基本与环境温度相差不大。因此，在水泥沥青砂浆中采用的改性沥青应更侧重于其低温性能，结合不同改性剂对沥青改性后性能的影响，在改性沥青的指标中，暂行技术条件只列出了SBS、SBR两种改性剂生产的改性沥青的性能指标，其应满足表、的要求，其中PI值可作为选择性指标。,表3.2.3 SBS改性沥青的性能指标要求,水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,乳化沥青的组成及其性能要求,改性沥青,表3.2.4 SBR改性沥青的性能指标要求,水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,乳化沥青的组成及其性能要求,乳化沥青的性能要求,暂行技术条件规定应采用满足暂行技术条件要求的沥青或改性沥青进行乳化沥青的生产，其主要性能除应满足表的要求外，还必须满足水泥乳化沥青砂浆的最终性能。,表3.2.5 乳化沥青的性能指标要求,水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,乳化沥青的组成及其性能要求,乳化沥青的性能要求,A筛上剩余物（1.18mm）,将500g乳化沥青注入1.18mm的筛子中，用水冲洗后，将筛上残留物在1055条件下干燥、称重，得出残留物与乳化沥青的质量比，用质量百分率表示。由该值可看出乳化沥青中是否有沥青的粗颗粒或块状物，并由此值可判断乳化沥青的乳化效果和质量。暂行技术条件规定乳化沥青的筛上剩余物（1.18mm）应小于0.1。,B颗粒极性,乳化沥青中所含颗粒的电荷。在乳液中通过直流电，沥青颗粒向阴极方向移动时，表明它带正电（），向阳极方向移动时，表明它带负电（）。乳化沥青的颗粒极性主要取决于乳化剂的极性。若采用阴离子乳化剂，则乳化沥青是阴离子乳化沥青。若采用阳离子乳化剂，则乳化沥青是阳离子乳化沥青。,C粒径,粒径是指乳化沥青中的沥青颗粒的大小，它表征了乳化沥青的乳化效果。粒径小表明乳化沥青的乳化效果好，乳化沥青稳定，与水泥的适应性好。,水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,乳化沥青的组成及其性能要求,乳化沥青的性能要求,D水泥适应性,乳化沥青与水泥的适应性是指将拌好的水泥沥青砂浆样品在40 的条件下存放4个小时之后，20秒内至少应有70ml通过流动度筒可以认为合格。乳化沥青与水泥的适应性是乳化沥青非常重要的指标，也是我们选择合适的乳化沥青的依据。若水泥和乳化沥青不相容，则乳化沥青与水泥拌合时会导致乳化沥青产生破乳，如图3.2.1所示。,E贮存稳定性,乳化沥青在规定的容器和条件下，贮存规定的时间后，竖直方向上试样浓度的变化程度，以上、下两部分乳液蒸发残留物质量百分率的差值表示，以判断乳化沥青贮存后的稳定性能。只有乳化沥青的贮存稳定性满足要求才能保证乳化沥青在使用过程中的质量稳定。当乳化沥青实际使用中经过低温贮存和运输时，还应满足低温贮存稳定性的要求。低温贮存稳定性是指在规定的条件下，使乳化沥青冻结融解，进行两次循环，然后过1.18mm筛检查乳液中有无粗颗粒或块状物，观察其在贮存阶段对冻融的表现，判断其能否使用。,F蒸发残留物性能,沥青经乳化后其最突出的特征是常温下的液态流动性，改善了其使用性能，具有节约能源、减少资源、减少环境污染、改善施工条件、延长施工季节等优点。乳化沥青用于工程，最终起作用的仍然是沥青本身的技术性能，沥青的性能对水泥沥青砂浆性能的影响极其重要，其直接影响到乳化沥青的质量、水泥沥青砂浆的拌合物性能、水泥沥青砂浆的硬化物性能。沥青乳化后，沥青的性能将发生一定的改变，如果乳化剂的选择不当，乳化后沥青的性能将产生根本的改变，因此，为保证水泥沥青砂浆的性能，乳化沥青蒸发残留物性能也应满足相关要求。,图3.2.1 乳化沥青与水泥不相容,水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,干料的组成及其性能要求,干料是由水泥、细骨料、外加剂等按一定比例经机械搅拌制得的均匀干粉材料。用于配制干料的水泥、细骨料、外加剂等应满足下列要求。,水泥,用于配制干料的水泥应采用硅酸盐水泥，其性能应符合GB175的相关规定。目前我国主要采用普通硅酸盐水泥。由于生产原材料均一性差、生产工艺控制有差异，水泥的细度、化学组成有较大的不同，导致同一厂家不同批次普通硅酸盐水泥用水量变动较大。为保证水泥沥青砂浆施工质量控制，结合国外相关标准要求，暂行技术条件要求采用硅酸盐水泥进行配制。,细骨料,用于配制干料的细骨料应采用河砂或机制砂，不得使用海砂，最大粒径1.18mm，其它主要性能应满足表3.2.6的要求。砂的粒径对水泥沥青砂浆的分离度产生较大的影响，直接影响水泥沥青砂浆的使用性能，因此，暂行技术条件对砂的最大粒径进行了要求。,表3.2.6 细骨料的性能指标,水泥乳化沥青砂浆原材料的性能要求及其质量检测方法,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,干料的组成及其性能要求,干料是由水泥、细骨料、外加剂等按一定比例经机械搅拌制得的均匀干粉材料。用于配制干料的水泥、细骨料、外加剂等应满足下列要求。,添加剂,配制干料的铝粉、膨胀剂的性能应分别符合GB/T 2085.1、JC 476的相关规定。,干料的性能,暂行技术条件规定干料的性能应满足表3.2.7的要求。,表3.2.7 干料的性能指标要求,水,主要性能应符合JGJ 63的规定。,减水剂,主要性能应符合GB 8076或JG/T 223的规定。,消泡剂,宜采用有机硅类消泡剂产品。,第二节水泥乳化沥青砂浆原材料与质量检测,水泥乳化沥青砂浆原材料的储存和管理,原材料进厂（场）后，应及时建立原材料管理台帐。台帐内容应包括进货日期、材料名称、品种、规格、数量、生产单位、生产日期、质量证明书编号、复验报告编号、使用区段里程等。管理台帐应填写正确、真实、项目齐全。原材料储存应按品种、生产厂家分别储存，不同品种、不同生产厂家原材料不得混装、混堆。乳化沥青、干料、减水剂等应遮光储存，避免阳光直射。袋装材料的储存要采取相应的防水、防潮措施。乳化沥青储罐应配有搅拌设备，定期对乳化沥青进行搅拌，使其均匀。使用前，应将乳化沥青搅拌均匀。原材料在储存和使用过程中，其温度应严格控制在限界温度范围内。乳化沥青、干料的进场、贮存、使用温度宜控制在530；末作明确要求的，材料的适宜贮存和使用温度以保证砂浆的温度要求为前提。环境温度低于5时，应对原材料采取必要的保温措施。,原材料的温度对水泥沥青砂浆的性能产生较大的影响。温度过高，易导致水泥沥青砂浆破乳或工作性能损失过快，影响施工。温度过低，对水泥沥青砂浆的灌注质量、强度发展、施工进度产生较大的影响。因此，对原材料的储存和使用温度应严格控制，以便保证水泥沥青砂浆的拌合、施工顺利进行。乳化沥青的储存时间不宜大于3个月，干料的储存时间不宜大于1个半月。对于检验不合格的原材料，应按有关规定清除出厂（场）。,第三章CRTS型板高弹模水泥乳化沥青砂浆,3.3.1设备配置,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,型板水泥乳化沥青砂浆应采用专用的移动式水泥乳化沥青砂浆车()进行现场拌制。,（1）砂浆搅拌车国内有多个单位开发了用于水泥乳化沥青砂浆现场拌制的移动式水泥沥青砂浆搅拌车，其搅拌主机有卧式的，也有立式的。水泥乳化沥青砂浆车应具备以下装备：,送料与计量装置：干料输送采用螺旋泵送料装置，应有足够精度的计量装置，其最大允许偏差应满足表的要求。,材料存储装置：干料储存罐存储量一般应在10吨左右；乳化沥青、水存储罐约在2吨左右；外加剂存储一般大于30kg。其材料储存量应满足拌制67m的垫层砂浆的要求，可用于约810块轨道板的垫层灌浆。,表3.3.1 乳化沥青砂浆搅拌车计量精度要求,砂浆拌合装置：搅拌机的搅拌量一般在0.35 m左右，搅拌速度在20200转/min范围内可调。,成品料斗装置：一个可伸缩、升降的用于接装垫层砂浆的成品储料斗，其体积一般在0.7 m左右，确保砂浆容量大于每块板的灌入量，内设有可低速旋转的搅拌叶片，并带有灌浆软管及其接口。,发电装置：砂浆车有自用电发电机。,操作系统：一套控制操作系统。,3.3.1设备配置,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,型板水泥乳化沥青砂浆应采用专用的移动式水泥乳化沥青砂浆车()进行现场拌制。,（1）砂浆搅拌车,移动式水泥乳化沥青砂浆搅拌车外形,定量、称重装置,成品储料斗,控制操作系统,砂浆车立式搅拌机,图3.3.1 水泥乳化沥青砂浆搅拌车及其部分装置图,3.3.1设备配置,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,型板水泥乳化沥青砂浆应采用专用的移动式水泥乳化沥青砂浆车()进行现场拌制。,（2）砂浆拌制设备的适应性,（3）中转料斗。,无论砂浆搅拌车是卧轴式还是立轴式，除了原材料计量与输送必须满足精度要求外，其主搅拌机还应适合于水泥乳化沥青砂浆的拌制，基本要求是拌制的砂浆必须满足匀质性、含气量和气泡尺寸的要求。由于搅拌机的结构、搅拌叶片的形状、尺寸和数量等的不同，有些搅拌机拌制的砂浆匀质性差、含气量较大，粗大气泡难以消除，这样的搅拌设备就不适合水泥乳化沥青砂浆的拌制。因此，在选用砂浆搅拌设备时，必须进行多次的搅拌试验，以检验搅拌设备的适应性。,受施工条件所限，在绝大部分条件下，砂浆车生产的成品砂浆不能直接灌入板底，必须通过中转料斗才能进行灌注。中转料斗（见图3.3.2）的体积应大于0.7 m，必须带有拌合装置，也就是说，成品砂浆在中转料斗中，砂浆必须是在拌合的状态。,图3.3.2 自带发动机的成品中转料斗,3.3.2工装配置,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,垫层砂浆施工工装配置如下：材料储存设备、材料运送设备、给砂浆车加料设备及装置、成品砂浆吊运设备及灌注机具。,（1）材料存储,根据大量的试验证明，干料在运输过程中造成的离析非常小，而把干料吹入存储罐中就会使干料产生较大的离析。所以必须在供给站对干料的储罐加设防离析装置。防离析装置是在存储灌不同高度加设3-4根上料管道，控制吹料的压力，使干料进入存储罐时干料的运动呈由底部向上拱干料向上移动，不允许砂浆在存储罐中雾化。,干料的储运：干料储运一般采用袋装和散装两种。袋装一般有两种包装形式，一种为小袋约2550kg，另一种为吨袋，每袋约1吨，小袋适应人工加料，大袋适应吊车加料，袋装存储要做好防潮、防水、保温等措施，这里不在多讲。在工程量较大时采用袋装存储无法满足工程要求，就要采用散装储运。散装运输采用水泥罐车进行运输，存储采用散装水泥灌进行。,为了确保干料的温度在允许范围内，首先在砂浆灌的外侧加设降温管道，以循环水的方法对干料灌进行降温，其次在干料灌四周加设橡塑保温板隔离外界对干料罐的影响（干料存储罐见图3.3.3）。,根据工程需要，如果采用存储罐存储，在建设供给站时一定要布置合理，能保住加料与卸料互不干扰，交通畅通。,图3.3.3 干料存储罐,3.3.2工装配置,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,垫层砂浆施工工装配置如下：材料储存设备、材料运送设备、给砂浆车加料设备及装置、成品砂浆吊运设备及灌注机具。,（1）材料存储,目前对无砟轨道而言乳化沥青的用量一般都比较大，更适宜散装存储。散装的特点是沥青的存储能有保障，存储量也大，材料供给保障有力。散装一般是在现场安装乳化沥青存储灌，容量一般为100-200吨，存储罐内加设自搅拌装置，能保证乳化沥青任何时间的均应性。为保证乳化沥青的温度，存储罐可放置在地下并加盖房子，做好房子的保温等措施。,乳化沥青的储运一般也有桶装和散装两种。常见的桶装为吨桶，桶装的特点是运输方便，无需倒运，但费用相对高，适应工程量较小的工程，但要注意保存，保存不当容易产生破乳，影响使用。,乳化沥青的存储：,3.3.2工装配置,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,垫层砂浆施工工装配置如下：材料储存设备、材料运送设备、给砂浆车加料设备及装置、成品砂浆吊运设备及灌注机具。,（2）加料设备,当使用袋装干料时，用于给砂浆车加料的设备就采用吊车，吊车使用要兼顾现场灌浆，一般采用25吨吊车就能满足加料与灌浆的要求。当采用散装干料时，需要40吨左右的水泥罐车对砂浆车加料，加料的方法是有水泥罐车向砂浆车的存储仓吹入即可，采用水泥罐车对砂浆车加料功效高，一台水泥罐车可向几台同时作业的砂浆车供料。,一般地说：当砂浆车进行作业时，砂浆车就停置在现场不再回供给站进行加料，加料需要其它的形式在现场为砂浆车加料。,干料供给车,采用桶装乳化沥青给砂浆车加料，需运输汽车，沥青泵。采用散装乳化沥青加料需配置小型沥青罐车（10-20吨为宜），一台沥青罐车可对几台同时作业的砂浆车供料。,乳化沥青供给车,给砂浆车加水，可用水泵或水车进行，水泵的扬程一般有3-5m即可，砂浆车的储水灌一般为2吨，一台水车可对连续作业的几台砂浆车供水，需要注意的是拌合用水必须是清洁并经检验合格的拌合水。,供给水,3.3.2工装配置,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,垫层砂浆施工工装配置如下：材料储存设备、材料运送设备、给砂浆车加料设备及装置、成品砂浆吊运设备及灌注机具。,（3）水泥沥青砂浆搅拌车,由于工况不同，灌板作业工装也不同。,一台移动式水泥沥青砂浆搅拌车可供一个作业面施工。,（4）灌板作业工装,水泥乳化沥青砂浆中转罐：用于新拌砂浆中转至施工工点，其容量应满足一块轨道板下砂浆垫层灌注所需。一台砂浆车配置2个中转罐比较适宜。,输送车：用于拌制好的砂浆输送至施工工点，要求在施工便道上和两条底座板间行走方便。一般适用于路基和能采用运输中转罐的地段。运输车的配置要满足大于中转罐和砂浆质量为原则。,吊车：一般适用于桥梁和吊车可够得到的灌注点。吊车的大小应依据现场情况配置，一般不小于25吨。,灌注机具及砂浆输送管：在型板灌注口应安装用于灌注砂浆的PVC管，其直径同型板灌注孔，高度以30cm左右为宜。安装砂浆灌注管道，用于砂浆转运储罐与灌注点的输送，其直径不应小于100mm，并设有砂浆开关装置。,劳动力组织,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,一个灌板施工作业面人员配置应依据实际情况进行配置，劳动力的配置见见表3.3.2，并应指定2位负责人，一位主要负责砂浆的拌制与检测，另一位负责砂浆的灌注施工。,表3.3.2 施工人员配置,工班产量,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,水泥沥青砂浆在前期灌板时，产量一般较低，当熟练后灌板数量就会大幅提高。桥梁板利用吊车作业一般20-30min可灌1块板，每8-10块板加一次料，并移动砂浆车一次，扣除加料和移动装备时间，每工班按8h计，可灌板10-15块板。,由于施工现场的工况和灌板作业人员的熟练程度不同，灌板数量相差较大，根据以往的灌板统计，每台砂浆车在每个环节紧扣的前提下，连续24h最多可灌板40-45块。,第三章CRTS型板高弹模水泥乳化沥青砂浆,工艺流程,第四节水泥乳化沥青砂浆现场拌制,水泥乳化沥青砂浆现场拌制流程见图3.4.1,拌制方法,（1）砂浆拌制前的准备阶段,检测工地储存的干料是否有结块现象，料温是否在530C之间。如果检测结果大于30，则应对干料采取降温处理。,原材料检验：,检测工地储存的改性乳化沥青是否均匀，有无破乳现象，温度是否在530C之间。如果料温不正常，应采取加热或降温措施，将料温调节到正常。,检查拌合用水是否选取合格水源，水中是否有杂物或浑浊现象，否则应更换水源。,第四节水泥乳化沥青砂浆现场拌制,拌制方法,（1）砂浆拌制前的准备阶段,乳化沥青：采用齿轮泵将合格的乳化沥青泵入砂浆车的乳化沥青储箱，或采用沥青灌车向砂浆车乳化沥青仓加料；,给砂浆车料仓加料：,干料：采用人工加料方式时应防止干料包装袋混入存储仓内，采用水泥罐车加料时注意加强干料仓口的密封，避免干料细粒扬尘，污染环境，损失水泥含量。,采用水泵将合格水泵入砂浆车的水箱；,采取合适的方法将各种添加剂送入相应的料箱。,使砂浆车的干粉储料仓、乳化沥青储箱、水箱、外加剂储箱的原材料补足充分。,第四节水泥乳化沥青砂浆现场拌制,拌制方法,（1）砂浆拌制前的准备阶段,对移动式水泥沥青砂浆车的各系统进行检测，检查是否正常，如果不正常，应立即检修、调试到正常状态。,砂浆车各系统检测：,启动发电机并检测；,开启气动系统使气压达到工作压力；,打开车上空调，设置室内空气温度为25C；,用灌板材料对车辆的计量系统进行标定，校核计量精度；并检验输送设备和管道畅通。,开启并检测搅拌机是否正常，搅拌机内是否清洁；,开启并检测成品料斗是否正常，罐内是否清洁。,第四节水泥乳化沥青砂浆现场拌制,拌制方法,（2）砂浆拌制阶段,开启乳化沥青回流装置，对储箱内的乳化沥青进行回流，以保证储箱内的乳化沥青均匀一致，回流时间可视储箱内乳化沥青储存时间、储存量和回流速度而定，至少应使储箱内乳化沥青全部流出与流进一次。,回流储箱内的乳化沥青：,确定砂浆配比参数,在砂浆车各系统运转正常后，确定砂浆配比（根据施工气温，按现场流动性试验结果调整外加剂的加入量），根据轨道板与混凝土底座间的间隙厚度和砂浆的表观密度，经过计算初步确定每次砂浆拌制量和各种原材料的每次投入量（板腔每1厘米厚度的灌注砂浆量为0.165m3），并将这些配比参数输入砂浆车的控制操作系统。,确定拌制工艺参数,根据既定的搅拌程序和参数，确定投料顺序、设定各阶段的搅拌速度与搅拌时间等拌制工艺参数，并将这些参数输入砂浆车的控制操作系统。,砂浆拌制,在砂浆拌制工艺参数输入后，检查显示屏上显示的各参数，确认准确无误后，启动砂浆车的运行按纽，砂浆车将按照输入的各参数和既定程序，自动投料拌制砂浆。,第四节水泥乳化沥青砂浆现场拌制,拌制方法,（2）砂浆拌制阶段,砂浆拌制均匀后，放入成品料斗，开启搅拌电机对砂浆继续低速搅拌。肉眼观察砂浆的匀质性，然后抽取一定量的砂浆，按照无砟轨道型板水泥沥青砂浆技术条件规定的指标进行检测，主要对流动度、表观密度、温度、含气量等性能检测。,砂浆质量检测：,如果检测结果合格，则可用于灌注施工，并照此进行下一次的砂浆拌制；,如果检测结果不合格，则该拌制的砂浆应废弃，并分析原因，及时调整砂浆配比和拌合工艺参数，或排除砂浆车的机械故障等。然后，再进行下一次的砂浆拌制和质量检测。,砂浆车与机具的清洗,每工班施工结束或施工中断时，应及时对砂浆车的搅拌机、成品料斗和中转罐等其它施工机具进行冲洗，保持设备清洁，特别是加强搅拌设备的清洗，以免砂浆凝结影响下次砂浆的拌制。,拌制工艺信息储存,每个工班都要求把施工日期与时间、每次投料的计量数据、每次拌制砂浆的体积或质量、搅拌主机温度、搅拌工艺参数和轨道板编号等信息应及时存入数据储存器，每个工班或工作日应打印批量报告。,第四节水泥乳化沥青砂浆现场拌制,拌制方法,（3）拌制工序的关键控制点,砂浆车的送料与计量系统的校核,为了保证拌制后的砂浆性能和质量符合标准要求，在砂浆拌制过程中，特别应对拌制工序的以下关键点并进行严格控制。,砂浆的性能与质量对配比比较敏感，因此，在拌制砂浆前，用称量方法，必须对砂浆车的送料与计量系统的精度进行校核，确认其精度满足表3-3-1的要求。,原材料的储存与运输,必须严格按照规定，储存、运输干料与乳化沥青，干料中含有水泥和活性高的粉末材料，它们容易吸收空气中的潮气而结块变质，储存时应采取有效的防潮措施，运输时应避免水和杂质的污染；乳化沥青是一种介稳的分散体，它们容易受温度和杂质等影响而破乳变质，应将其储存在洁净的密封罐中。此外，原材料储存仓应避免环境热作用，以免导致料温超过标准要求。,给砂浆车的储料仓或箱加料时，一定要采取有效措施，防止环境中的杂质混入原材料中，造成砂浆车的送料与计量装置失灵。,第四节水泥乳化沥青砂浆现场拌制,拌制方法,（3）拌制工序的关键控制点,每次拌制的砂浆量,为了既保证砂