滬寧城際鐵路CRTSⅠ型水泥乳化瀝青砂漿工藝試驗(yàn)研究

李海燕，吳韶亮，羅桂秀，李洪剛

(1.中國鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所，北京 100081;2.中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司，遼寧遼陽 111000)

滬寧城際鐵路CRTSⅠ型水泥乳化瀝青砂漿工藝試驗(yàn)研究

李海燕1，吳韶亮1，羅桂秀2，李洪剛1

(1.中國鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所，北京 100081;2.中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司，遼寧遼陽 111000)

在滬寧城際鐵路CRTSⅠ型水泥乳化瀝青砂漿工藝性試驗(yàn)過程中，首先對砂漿攪拌車計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)，保證了砂漿配合比的準(zhǔn)確性，然后對水泥乳化瀝青砂漿的攪拌制備、性能測試、灌注、養(yǎng)護(hù)和揭板等過程進(jìn)行試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：自行研制的CRTSⅠ型水泥乳化瀝青砂漿施工性能、力學(xué)性能良好;墊層砂漿灌注飽滿，表面平整，斷面材料分布均勻、無分層離析以及起皮等，灌注效果良好，滿足滬寧城際鐵路水泥乳化瀝青砂漿大規(guī)模施工的要求。砂漿的制備和施工工藝對后續(xù)施工質(zhì)量控制有一定指導(dǎo)意義。

滬寧城際鐵路 水泥乳化瀝青砂漿 CRTSⅠ 施工工藝

滬寧城際鐵路是城際鐵路網(wǎng)寧—滬—杭—甬“Z”型主軸線的重要組成部分，正線全長300.168 km，其中江蘇境內(nèi)長268 km，上海境內(nèi)長32 km，是我國第一條全線采用CRTSⅠ型板式無砟軌道鋪設(shè)的客運(yùn)專線。其中水泥乳化瀝青砂漿作為CRTSⅠ型板式無砟軌道關(guān)鍵性填充層材料，其性能影響著整個(gè)無砟軌道鐵路的施工質(zhì)量。為了保證滬寧城際鐵路無砟軌道施工的順利進(jìn)行，在正線施工之前采用自行研制的水泥乳化瀝青砂漿進(jìn)行了工藝性試驗(yàn)，通過對制得水泥乳化瀝青砂漿流動(dòng)度、含氣量等性能的測試，考察了灌注和揭板工藝，為滬寧城際鐵路的順利施工奠定基礎(chǔ)。

1 原材料及砂漿制備

1.1 試驗(yàn)原料及設(shè)備

試驗(yàn)原料：乳化瀝青由中石化瀝青銷售公司上海分公司生產(chǎn);干料由安徽萬成達(dá)建材有限公司提供;聚合物乳液由北京東方亞科力化工科技有限公司提供;有機(jī)硅消泡劑;MPAE引氣劑。

設(shè)備：砂漿攪拌車為秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工股份有限公司生產(chǎn)的雙罐式攪拌車，攪拌速度為0～200 r/min，連續(xù)可調(diào)。

1.2 砂漿配合比(見表1)

表1 1 m3水泥乳化瀝青砂漿各組分配合比

1.3 砂漿制備工藝

啟動(dòng)攪拌機(jī)，以(30±5)r/min的速度慢速攪拌，依次加入乳化瀝青、聚合物乳液、水、消泡劑，間隔0.5 min待液料攪拌均勻后，提高攪拌速度至(80±10)r/min，依次加入干粉料和引氣劑，加料結(jié)束后以(115±10)r/min的速度攪拌3～5 min，然后轉(zhuǎn)為以(30±5)r/min的速度慢速攪拌1～2 min，排除由于高速攪拌而引入的不穩(wěn)定氣泡。隨后進(jìn)行砂漿溫度、流動(dòng)度、含氣量等常規(guī)性能檢測［1］。

2 試驗(yàn)與結(jié)果分析

2.1 水泥乳化瀝青砂漿攪拌車的計(jì)量

在水泥乳化瀝青砂漿攪拌車使用前須對其自動(dòng)加料計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)以保證砂漿配合比的準(zhǔn)確性［2］，工藝性試驗(yàn)中的計(jì)量結(jié)果見表2。

通過對計(jì)量系統(tǒng)的實(shí)物稱重計(jì)量，砂漿車對乳化瀝青、干粉料等的計(jì)量準(zhǔn)確度能夠達(dá)到砂漿配合比稱量偏差的要求。

表2 自動(dòng)加料系統(tǒng)計(jì)量結(jié)果

2.2 水泥乳化瀝青砂漿制備及測試

在對水泥乳化瀝青砂漿攪拌車稱量系統(tǒng)校準(zhǔn)后進(jìn)行水泥乳化瀝青砂漿的制備，并測試了砂漿的性能指標(biāo)，結(jié)果見表3。

表3 水泥乳化瀝青砂漿常規(guī)性能指標(biāo)測試結(jié)果

在實(shí)際操作過程中，若水泥乳化瀝青砂漿流動(dòng)度在18～26 s、表觀密度 ＞1 300 kg/m3、含氣量在8% ～12%時(shí)可以進(jìn)行灌注;若流動(dòng)度＜18 s，或者表觀密度＜1 300 kg/m3，或者含氣量＞12%則應(yīng)進(jìn)行砂漿的重新制備;若流動(dòng)度＞26 s或者含氣量＜8%時(shí)，則可以補(bǔ)加適量的拌合水繼續(xù)攪拌適當(dāng)時(shí)間，直至流動(dòng)度、含氣量滿足要求。但砂漿拌合用水量對其灌注后的飽滿程度、硬化后的收縮以及耐久性等影響較大，因此對砂漿的用水量應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格管理。

2.3 水泥乳化瀝青砂漿的灌注

圖1 砂漿灌注

圖2 兩種軌道板壓緊裝置

水泥乳化瀝青砂漿流動(dòng)度、含氣量等性能指標(biāo)測試合格后方可進(jìn)行灌注［3-4］。在灌注之前砂漿灌注袋應(yīng)鋪設(shè)平整無褶皺，并用木楔或者膠固定;然后通過灌注漏斗與灌注袋口進(jìn)行連接，砂漿經(jīng)由中轉(zhuǎn)漏斗、灌注漏斗流入灌注袋，見圖1。砂漿應(yīng)一次性連續(xù)流入灌注袋以防止產(chǎn)生氣泡。灌注過程中安排專人觀測軌道板狀態(tài)，不得出現(xiàn)拱起、上浮現(xiàn)象，盡量避免踩踏軌道板。值得注意的是，在滬寧城際鐵路施工過程中為了保證灌注后軌道板的平順性、減少后期精調(diào)的難度，在灌注過程中采取了軌道板壓緊裝置，見圖2，這樣導(dǎo)致灌注終點(diǎn)無法以支撐螺栓的浮起狀態(tài)來確定。因此在砂漿灌注過程中采取了慢速→快速→慢速三個(gè)過程，開始時(shí)砂漿應(yīng)緩慢灌注，隨后加快灌注速度，當(dāng)砂漿灌注超過灌注袋的三分之二時(shí)，則應(yīng)降低灌注速度以排除砂漿與軌道板之間的縫隙，直至灌注袋被砂漿充分填充，同時(shí)保證灌注袋排氣口砂漿高度在30 cm以上。灌注結(jié)束后，根據(jù)砂漿的凝固程度及時(shí)將灌注袋灌漿口與排氣口余下的砂漿擠入灌注袋。擠壓程度以確保砂漿充填飽滿，砂漿墊層與軌道板邊角密貼，離縫＜1 mm為準(zhǔn)。如果發(fā)生灌注袋破損砂漿溢出的情況，量少時(shí)可以用夾具、廢棉紗頭、砂子及水泥等進(jìn)行堵漏，也可用瀝青氈布進(jìn)行修補(bǔ)，當(dāng)溢出量影響砂漿填充飽滿度時(shí)，則應(yīng)揭板更換灌注袋后重新進(jìn)行灌注。

2.4 水泥乳化瀝青砂漿的養(yǎng)護(hù)

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。如果灌注作業(yè)過程中或者結(jié)束后24 h內(nèi)出現(xiàn)降雨時(shí)，應(yīng)及時(shí)加蓋防水布等，避免灌注袋淋濕。如果當(dāng)日最低氣溫可能在0℃以下時(shí)，應(yīng)對新灌注的砂漿采取適當(dāng)?shù)谋卮胧．?dāng)水泥乳化瀝青砂漿膨脹完成后，可拆除壓緊裝置［5］。當(dāng)水泥乳化瀝青砂漿抗壓強(qiáng)度≥0.1 MPa時(shí)可拆除精調(diào)千斤頂，切除灌注口。當(dāng)水泥乳化瀝青砂漿抗壓強(qiáng)度＞0.7 MPa時(shí)方可在軌道板上承重。

2.5 水泥乳化瀝青砂漿揭板

在砂漿抗壓強(qiáng)度＞0.1 MPa時(shí)(通常灌注結(jié)束后24 h)可揭板觀察砂漿的灌注效果，砂漿灌注效果見圖3。

圖3 揭板后砂漿表面及斷面狀態(tài)

揭板觀察顯示：砂漿灌注飽滿，表面平整，斷面材料分布均勻、無分層離析以及起皮等，灌注效果良好。

3 結(jié)論

1)通過對砂漿性能測試和揭板觀察，滬寧城際鐵路無砟軌道施工采用的水泥乳化瀝青砂漿性能及灌注效果良好，能滿足大規(guī)模施工的要求。工藝性試驗(yàn)過程中砂漿的制備及施工工藝為后期施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

2)軌道板壓緊裝置的采用在一定程度上保證了灌注后軌道板的平順性，但改變了砂漿灌注終點(diǎn)的判定標(biāo)準(zhǔn)，需采取慢速→快速→慢速三個(gè)過程，以及在灌注袋排氣口保留高30 cm以上砂漿等措施，確保灌注袋被砂漿充分填充。

3)在實(shí)際施工過程中，原材料、環(huán)境溫度、施工人員等的改變均可能導(dǎo)致水泥乳化瀝青砂漿性能的變化。因此施工時(shí)仍要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以確保制得滿足現(xiàn)場施工要求、性能指標(biāo)合格的水泥乳化瀝青砂漿［6］。

［1］中華人民共和國鐵道部.科技基［2008］74號 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：中國鐵道出版社，2008.

［2］中華人民共和國鐵道部.工管技［2009］11號 板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿攪拌車生產(chǎn)制造暫行技術(shù)條件［S］.北京：中國鐵道出版社，2009.

［3］楊德軍.CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2010(1)：42-44.

［4］孫繼成.滬寧城際鐵路水泥乳化瀝青砂漿施工技術(shù)［J］.鐵道建筑，2010(12)：114-116.

［5］賈恒瓊，李海燕，吳韶亮，等.CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿微膨脹性能研究［J］.鐵道建筑，2010(9)：101-102.

［6］中國鐵道科學(xué)研究院.水泥乳化瀝青(CA)砂漿工程化應(yīng)用試驗(yàn)研究——分報(bào)告之二：CA砂漿施工工藝研究［R］.北京：中國鐵道科學(xué)研究院，2008.

U213.2+44

A

1003-1995(2012)05-0162-03

2011-12-15;

2012-02-17

李海燕(1967— )，男，黑龍江綏化人，副研究員，碩士。

(責(zé)任審編 葛全紅)