李洪剛，李海燕，吳韶亮，劉 鑫

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所，北京 100081)

CRTSⅠ型板式無砟軌道是客運(yùn)專線重要的軌道形式之一，由鋼軌、扣件、軌道板、水泥乳化瀝青砂漿(Cement Asphalt Mortar，簡(jiǎn)稱 CA 砂漿)層、底座、凸形擋臺(tái)組成。CA砂漿是板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部份，其性能的好壞直接影響到板式無砟軌道的使用壽命、耐久性和維修工作量。

CA砂漿的施工是單元板式無砟軌道的關(guān)鍵施工技術(shù)之一，技術(shù)含量高、施工要求高、影響因素眾多。為保證最終砂漿性能。滿足設(shè)計(jì)及技術(shù)條件要求，必須對(duì)施工過程進(jìn)行全程監(jiān)控。本文在總結(jié)滬寧城際、哈大客專和京滬高鐵等CA砂漿施工和咨詢經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)影響CA砂漿施工質(zhì)量的各個(gè)因素進(jìn)行分析、歸納和探討，以期為現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員和監(jiān)理人員提供參考。

1 CA砂漿的施工質(zhì)量驗(yàn)收要求

砂漿施工質(zhì)量驗(yàn)收包括砂漿技術(shù)指標(biāo)驗(yàn)收和砂漿揭板檢查驗(yàn)收。只有全部滿足要求才能通過施工質(zhì)量驗(yàn)收。

1.1 砂漿的技術(shù)要求

砂漿具體技術(shù)指標(biāo)如表1［1］。

1.2 砂漿的揭板檢查要求

砂漿揭板檢查具體技術(shù)指標(biāo)如表2［2］。

表1 砂漿技術(shù)指標(biāo)

2 CA砂漿灌注施工質(zhì)量影響因素

砂漿的灌注施工質(zhì)量受多種因素的影響，這些因素主要有原材料、配合比、新拌砂漿的性能、灌注工藝、施工環(huán)境條件、養(yǎng)護(hù)環(huán)境條件、相關(guān)工序質(zhì)量控制等。

2.1 原材料

CA砂漿是由乳化瀝青、干粉料、聚合物乳液、水、引氣劑、消泡劑等多種原材料組成，每種原材料的質(zhì)量都將直接影響砂漿的施工質(zhì)量。

表2 砂漿揭板技術(shù)指標(biāo)

乳化瀝青是砂漿的核心和基礎(chǔ)，它的性質(zhì)在很大程度上決定了CA砂漿的性能。CA砂漿的性能指標(biāo)、揭板檢查結(jié)果都與乳化瀝青的質(zhì)量有密切的關(guān)系。

干粉料通常是由水泥、細(xì)骨料、外加劑等按照一定比例經(jīng)機(jī)械攪拌制得的均勻粉體材料。在拋開干粉料生產(chǎn)、運(yùn)輸過程中造成的離析影響外，干粉料對(duì)CA砂漿性能的影響實(shí)際上就是干粉料的各組分對(duì)砂漿性能的影響。

水泥的質(zhì)量直接影響砂漿強(qiáng)度、可工作時(shí)間、材料分離度和泛漿率指標(biāo)，進(jìn)而影響到揭板檢查中充填層飽滿度、充填層斷面勻質(zhì)性與密實(shí)性。

細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)、顆粒級(jí)配直接影響到CA砂漿的材料分離度、泛漿率指標(biāo)，進(jìn)而影響到揭板檢查中充填層表面有無瀝青皮層、充填層斷面勻質(zhì)性與密實(shí)性。

細(xì)骨料的含泥量直接影響到砂漿的可工作時(shí)間、含氣量指標(biāo)，也對(duì)砂漿的可工作性、穩(wěn)定性有重大影響，進(jìn)而影響到揭板檢查中充填層飽滿度、充填層表面有無瀝青皮層、充填層斷面勻質(zhì)性與密實(shí)性。

外加劑的質(zhì)量直接影響到砂漿的含氣量、抗壓強(qiáng)度、膨脹率、抗凍性和耐候性指標(biāo)，進(jìn)而影響到揭板檢查中充填層飽滿度。

聚合物乳液的質(zhì)量直接影響到砂漿的可工作性能、抗壓強(qiáng)度、抗凍性和耐候性指標(biāo)，進(jìn)而影響到揭板檢查中充填層飽滿度。

引氣劑和消泡劑的質(zhì)量對(duì)氣泡直徑、氣泡穩(wěn)定性有重要影響。直接影響到CA砂漿的含氣量、抗壓強(qiáng)度、抗凍性和耐候性，進(jìn)而影響到揭板檢查中充填層飽滿度、有無毫米級(jí)的大氣孔積聚區(qū)或孔徑＞0.2 mm的氣泡聚集層。

原材料的溫度直接決定了砂漿溫度，在各種原材料溫度相差不是很大的情況下，砂漿溫度≈乳化瀝青溫度±2℃。砂漿溫度又直接影響砂漿的含氣量、可工作時(shí)間，進(jìn)而影響到揭板檢查中充填層飽滿度，以及砂漿的長(zhǎng)期耐久性能。

2.2 配合比

砂漿配合比有理論配合比、初始配合比、基本配合比和施工配合比。

砂漿施工過程中采用的施工配合比，它是在基本配合比的基礎(chǔ)上，適當(dāng)調(diào)整水、引氣劑、消泡劑用量，通過試拌合、檢測(cè)拌合物性能確定。

水的用量直接影響到砂漿的流動(dòng)度、抗壓強(qiáng)度、泛漿率指標(biāo)，進(jìn)而影響到揭板檢查中充填層飽滿度。因?yàn)槿绻饧铀枯^大，灌注后泌水量必然較大，整個(gè)砂漿漿體體積損失就較大，容易造成充填層飽滿度不滿足要求(見表3)。

表3 水量對(duì)砂漿流動(dòng)度的影響

引氣劑和消泡劑的用量對(duì)氣泡直徑、氣泡穩(wěn)定性有重要影響。在一定范圍內(nèi)增加引氣劑用量可以起到提高含氣量的效果，但是當(dāng)引氣劑用量增加到一定程度后，其對(duì)含氣量增大的貢獻(xiàn)就不明顯了，而且還會(huì)影響砂漿的早期強(qiáng)度，并造成沉砂、泌水等病害;減少消泡劑用量可以明顯地起到提高含氣量的效果，但是當(dāng)消泡劑減少到一定程度后，砂漿中會(huì)有大量有害的大氣泡不能被消除掉，其對(duì)揭板檢查效果和抗凍性都有不利影響(見表4，表5)。

表4 引氣劑量對(duì)砂漿含氣量的影響

表5 消泡劑量對(duì)砂漿含氣量的影響

2.3 攪拌工藝

鐵科院A配方的砂漿攪拌工藝為:先低速攪拌加入乳化瀝青、聚合物乳液、水、消泡劑，然后調(diào)到中速加入干料、引氣劑，再調(diào)到高速攪拌規(guī)定的時(shí)間，最后調(diào)到低速攪拌規(guī)定的時(shí)間。

中速攪拌的速度如果過低，將會(huì)使干粉料不能及時(shí)分散開，造成干粉料在砂漿內(nèi)形成聚集的結(jié)塊，影響砂漿揭板的斷面效果。

高速攪拌的速度如果過低或是高速攪拌的時(shí)間過短，將影響砂漿的勻質(zhì)性、含氣量，進(jìn)而影響砂漿揭板檢查的勻質(zhì)性;高速攪拌的速度如果過高或是高速攪拌的時(shí)間過長(zhǎng)，容易使砂漿的含氣量超標(biāo)，并容易引入較大的有害氣泡，并且可能造成乳化瀝青的破乳現(xiàn)象，進(jìn)而影響揭板檢查的勻質(zhì)性，見表6。

表6 高速攪拌時(shí)間對(duì)砂漿含氣量的影響

2.4 新拌砂漿的性能

2.4.1 砂漿溫度

砂漿溫度直接影響到砂漿的可工作時(shí)間、含氣量指標(biāo)，進(jìn)而影響到揭板檢查中的充填層飽滿度以及砂漿的長(zhǎng)期耐久性能，見表7。

表7 砂漿溫度對(duì)砂漿用水量、含氣量的影響

2.4.2 流動(dòng)度

流動(dòng)度直接影響到砂漿的可工作時(shí)間、含氣量，進(jìn)而影響到揭板檢查中的充填層飽滿度及砂漿的長(zhǎng)期耐久性能。一般情況下，砂漿的出機(jī)流動(dòng)度越大，含氣量越高，砂漿的流動(dòng)度損失越快，反之亦然。

2.4.3 含氣量

含氣量直接影響砂漿的抗凍性。含氣量對(duì)砂漿凍融后相對(duì)動(dòng)彈模量的影響見圖1，含氣量對(duì)砂漿凍融后質(zhì)量損失率的影響見圖2。

2.5 灌注工藝

2.5.1 灌注速度

灌注速度對(duì)砂漿揭板檢查斷面的勻質(zhì)性有重要影響。如果灌注速度過慢，容易使充填層表面出現(xiàn)瀝青皮層;如果灌注速度過快，灌注袋內(nèi)的氣體來不及排出，容易使砂漿內(nèi)夾雜≥10mm大氣泡。一般情況下，灌注直線段“4962”板，時(shí)間控制在4～5min，灌注曲線段“4962”板，時(shí)間控制在5～6 min。整個(gè)灌注過程，遵循慢—快—慢的原則，在灌注的開始要慢，便于砂漿袋內(nèi)氣體排出，便于砂漿液流的控制，灌注到整個(gè)砂漿袋四分之一的時(shí)候調(diào)整到快速灌注，避免產(chǎn)生氣泡夾層或?yàn)r青皮層，也可提高灌注效率，待灌注到整個(gè)砂漿袋四分之三的時(shí)候再調(diào)整到慢速灌注，便于液流控制，以防造成浮板。

2.5.2 灌注壓力

灌注壓力直接影響充填層飽滿度。如果壓力不夠，將造成充填層四角不飽滿;如果壓力過大，短時(shí)間內(nèi)將引起砂漿泌水量大，造成充填層飽滿度不滿足要求［3-4］。

2.5.3 施工工況

曲線段相對(duì)直線段灌注后泌水要快得多、嚴(yán)重得多，所以曲線段灌注后如果不及時(shí)進(jìn)行擠漿、補(bǔ)漿操作，極易造成超高一側(cè)離縫、懸空。一般的曲線超高越大，泌水現(xiàn)象越嚴(yán)重，越容易出現(xiàn)類似情況。

2.6 施工環(huán)境條件

施工環(huán)境條件對(duì)砂漿施工性能有影響的主要是溫度。溫度對(duì)砂漿施工性能的影響，溫度越高，每方砂漿達(dá)到規(guī)定的流動(dòng)度所需要的外加水量越多，砂漿的流動(dòng)度損失越快，可工作時(shí)間越短，砂漿的泌水量越大，越容易造成充填層飽滿度不滿足要求。

2.7 養(yǎng)護(hù)環(huán)境條件

2.7.1 養(yǎng)護(hù)溫度

水泥乳化瀝青砂漿的養(yǎng)護(hù)原則上按自然養(yǎng)護(hù)進(jìn)行。當(dāng)日最低氣溫可能在0℃以下時(shí)，應(yīng)對(duì)新灌注的砂漿采取適當(dāng)?shù)谋卮胧?。如果沒有采取有效的保溫措施，砂漿極易受到凍害的破壞。保溫措施通常有搭建保溫棚、覆蓋棉被、砂漿邊緣外露部分預(yù)埋發(fā)熱電纜等。

2.7.2 雨水

沒有完全硬化砂漿如果遇到降雨，應(yīng)及時(shí)采取加蓋塑料薄膜、彩條布等措施，防止砂漿接觸雨水，否則會(huì)造成大量泌漿，影響砂漿硬化及后期耐久性能(見圖3)。

圖3 灌注和養(yǎng)護(hù)過程遭到雨水侵害

2.8 相關(guān)工序質(zhì)量控制

1)底座板如果比設(shè)計(jì)高程低了或是高了就會(huì)相應(yīng)地造成砂漿墊層過厚或是厚度不足。

2)軌道板的精調(diào)情況將直接決定砂漿墊層成型情況。

3)底座板、軌道板與砂漿接觸面的拉毛情況將直接決定砂漿墊層上下表面的成型狀態(tài)。

4)灌注袋鋪設(shè)情況和表面平整情況將直接決定板邊緣砂漿突出量和灌注袋褶皺道數(shù)。

3 結(jié)語

CA砂漿的整個(gè)施工過程是一個(gè)各個(gè)環(huán)節(jié)、各個(gè)因素互相聯(lián)系、互相影響的過程，所以在保證各個(gè)因素受控的情況下，也必須保證整個(gè)施工過程受控才能保證砂漿最終的施工質(zhì)量。

［1］中華人民共和國(guó)鐵道部.科技基［2008］74號(hào) 客運(yùn)專線鐵路CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術(shù)條件［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2008.

［2］中華人民共和國(guó)鐵道部.工管技［2011］35號(hào)文 無砟軌道和高速道岔首件工程評(píng)估實(shí)施細(xì)則［S］.北京:中國(guó)鐵道出版社，2011.

［3］敖長(zhǎng)江，殷曉夫，伍杰源.保證CRTSⅠ型軌道板CA砂漿充填層灌注質(zhì)量的施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2010，39(增):56-59.

［4］朱曉斌，洪錦祥，丁邵文.CA砂漿的干燥收縮及補(bǔ)償研究［J］.鐵道建筑，2011(8):130-133.