CA砂漿施工質量的影響因素分析

李洪剛，李海燕，吳韶亮，劉 鑫

(中國鐵道科學研究院金屬及化學研究所，北京 100081)

CRTSⅠ型板式無砟軌道是客運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，簡稱 CA 砂漿)層、底座、凸形擋臺組成。CA砂漿是板式無砟軌道結構的重要組成部份，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鍵施工技術之一，技術含量高、施工要求高、影響因素眾多。為保證最終砂漿性能。滿足設計及技術條件要求，必須對施工過程進行全程監控。本文在總結滬寧城際、哈大客專和京滬高鐵等CA砂漿施工和咨詢經驗的基礎上，重點對影響CA砂漿施工質量的各個因素進行分析、歸納和探討，以期為現場施工技術人員和監理人員提供參考。

1 CA砂漿的施工質量驗收要求

砂漿施工質量驗收包括砂漿技術指標驗收和砂漿揭板檢查驗收。只有全部滿足要求才能通過施工質量驗收。

1.1 砂漿的技術要求

砂漿具體技術指標如表1［1］。

1.2 砂漿的揭板檢查要求

砂漿揭板檢查具體技術指標如表2［2］。

表1 砂漿技術指標

2 CA砂漿灌注施工質量影響因素

砂漿的灌注施工質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、施工環境條件、養護環境條件、相關工序質量控制等。

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，每種原材料的質量都將直接影響砂漿的施工質量。

表2 砂漿揭板技術指標

乳化瀝青是砂漿的核心和基礎，它的性質在很大程度上決定了CA砂漿的性能。CA砂漿的性能指標、揭板檢查結果都與乳化瀝青的質量有密切的關系。

干粉料通常是由水泥、細骨料、外加劑等按照一定比例經機械攪拌制得的均勻粉體材料。在拋開干粉料生產、運輸過程中造成的離析影響外，干粉料對CA砂漿性能的影響實際上就是干粉料的各組分對砂漿性能的影響。

水泥的質量直接影響砂漿強度、可工作時間、材料分離度和泛漿率指標，進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度、充填層斷面勻質性與密實性。

細骨料的細度模數、顆粒級配直接影響到CA砂漿的材料分離度、泛漿率指標，進而影響到揭板檢查中充填層表面有無瀝青皮層、充填層斷面勻質性與密實性。

細骨料的含泥量直接影響到砂漿的可工作時間、含氣量指標，也對砂漿的可工作性、穩定性有重大影響，進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、充填層斷面勻質性與密實性。

外加劑的質量直接影響到砂漿的含氣量、抗壓強度、膨脹率、抗凍性和耐候性指標，進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度。

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

引氣劑和消泡劑的質量對氣泡直徑、氣泡穩定性有重要影響。直接影響到CA砂漿的含氣量、抗壓強度、抗凍性和耐候性，進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度、有無毫米級的大氣孔積聚區或孔徑＞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、可工作時間，進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度，以及砂漿的長期耐久性能。

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上，適當調整水、引氣劑、消泡劑用量，通過試拌合、檢測拌合物性能確定。

水的用量直接影響到砂漿的流動度、抗壓強度、泛漿率指標，進而影響到揭板檢查中充填層飽滿度。因為如果外加水量較大，灌注后泌水量必然較大，整個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 水量對砂漿流動度的影響

引氣劑和消泡劑的用量對氣泡直徑、氣泡穩定性有重要影響。在一定范圍內增加引氣劑用量可以起到提高含氣量的效果，但是當引氣劑用量增加到一定程度后，其對含氣量增大的貢獻就不明顯了，而且還會影響砂漿的早期強度，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，但是當消泡劑減少到一定程度后，砂漿中會有大量有害的大氣泡不能被消除掉，其對揭板檢查效果和抗凍性都有不利影響(見表4，表5)。

表4 引氣劑量對砂漿含氣量的影響

表5 消泡劑量對砂漿含氣量的影響

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，然后調到中速加入干料、引氣劑，再調到高速攪拌規定的時間，最后調到低速攪拌規定的時間。

中速攪拌的速度如果過低，將會使干粉料不能及時分散開，造成干粉料在砂漿內形成聚集的結塊，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間過短，將影響砂漿的勻質性、含氣量，進而影響砂漿揭板檢查的勻質性;高速攪拌的速度如果過高或是高速攪拌的時間過長，容易使砂漿的含氣量超標，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象，進而影響揭板檢查的勻質性，見表6。

表6 高速攪拌時間對砂漿含氣量的影響

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間、含氣量指標，進而影響到揭板檢查中的充填層飽滿度以及砂漿的長期耐久性能，見表7。

表7 砂漿溫度對砂漿用水量、含氣量的影響

2.4.2 流動度

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

2.4.3 含氣量

含氣量直接影響砂漿的抗凍性。含氣量對砂漿凍融后相對動彈模量的影響見圖1，含氣量對砂漿凍融后質量損失率的影響見圖2。

2.5 灌注工藝

2.5.1 灌注速度

灌注速度對砂漿揭板檢查斷面的勻質性有重要影響。如果灌注速度過慢，容易使充填層表面出現瀝青皮層;如果灌注速度過快，灌注袋內的氣體來不及排出，容易使砂漿內夾雜≥10mm大氣泡。一般情況下，灌注直線段“4962”板，時間控制在4～5min，灌注曲線段“4962”板，時間控制在5～6 min。整個灌注過程，遵循慢—快—慢的原則，在灌注的開始要慢，便于砂漿袋內氣體排出，便于砂漿液流的控制，灌注到整個砂漿袋四分之一的時候調整到快速灌注，避免產生氣泡夾層或瀝青皮層，也可提高灌注效率，待灌注到整個砂漿袋四分之三的時候再調整到慢速灌注，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，短時間內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

曲線段相對直線段灌注后泌水要快得多、嚴重得多，所以曲線段灌注后如果不及時進行擠漿、補漿操作，極易造成超高一側離縫、懸空。一般的曲線超高越大，泌水現象越嚴重，越容易出現類似情況。

2.6 施工環境條件

施工環境條件對砂漿施工性能有影響的主要是溫度。溫度對砂漿施工性能的影響，溫度越高，每方砂漿達到規定的流動度所需要的外加水量越多，砂漿的流動度損失越快，可工作時間越短，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 養護環境條件

2.7.1 養護溫度

水泥乳化瀝青砂漿的養護原則上按自然養護進行。當日最低氣溫可能在0℃以下時，應對新灌注的砂漿采取適當的保溫措施。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埋發熱電纜等。

2.7.2 雨水

沒有完全硬化砂漿如果遇到降雨，應及時采取加蓋塑料薄膜、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 灌注和養護過程遭到雨水侵害

2.8 相關工序質量控制

1)底座板如果比設計高程低了或是高了就會相應地造成砂漿墊層過厚或是厚度不足。

2)軌道板的精調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。

4)灌注袋鋪設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。

3 結語

CA砂漿的整個施工過程是一個各個環節、各個因素互相聯系、互相影響的過程，所以在保證各個因素受控的情況下，也必須保證整個施工過程受控才能保證砂漿最終的施工質量。

［1］中華人民共和國鐵道部.科技基［2008］74號 客運專線鐵路CRTSⅠ型板式無砟軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術條件［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［2011］35號文 無砟軌道和高速道岔首件工程評估實施細則［S］.北京:中國鐵道出版社，2011.

［3］敖長江，殷曉夫，伍杰源.保證CRTSⅠ型軌道板CA砂漿充填層灌注質量的施工技術［J］.施工技術，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償研究［J］.鐵道建筑，2011(8):130-133.