戴麗聰

(常州市偉凝建材有限公司，江蘇 常州 213131)

板式無(wú)砟軌道彈性墊層CA砂漿I型干粉料的研制

戴麗聰

(常州市偉凝建材有限公司，江蘇 常州 213131)

本文主要對(duì)國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)研制的國(guó)際鐵路新技術(shù)—水泥乳化瀝青砂漿彈性墊層（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CA）干粉料的原材料、生產(chǎn)工藝以及CA砂漿的整體性能影響進(jìn)行了詳細(xì)研究，分析了CA砂漿在研制過(guò)程中所需的質(zhì)量控制，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和技術(shù)總結(jié)，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了用于CA砂漿干粉料的生產(chǎn)及質(zhì)量控制系統(tǒng)，配制出來(lái)的CA砂漿在京滬城際鐵路工程中得到成功運(yùn)用，產(chǎn)品技術(shù)達(dá)到了國(guó)際水平。

CA砂漿干粉料；原材料；性能研究；質(zhì)量控制及施工

0 前言

板式軌道是一種適用于高速鐵路發(fā)展的無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，它比有砟軌道具有更加良好、穩(wěn)定的軌道結(jié)構(gòu)，且運(yùn)營(yíng)的維護(hù)工作量和維護(hù)費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有砟軌道。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家輪軌式高速鐵路越來(lái)越多采用板式軌道。而國(guó)內(nèi)正處于使用初期階段，對(duì)于自主開(kāi)發(fā)的CA砂漿在京滬城際成功的運(yùn)用，為我國(guó)今后無(wú)砟軌道高速鐵路技術(shù)的全面發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，具有廣闊的發(fā)展前景。板式軌道結(jié)構(gòu)主要由軌道板、水泥瀝青砂漿彈性墊層(cementasphaltmotar，以下簡(jiǎn)稱(chēng)CA砂漿)、混凝土底座、凸形擋臺(tái)及鋼軌扣件等構(gòu)成 ，其結(jié)構(gòu)如圖1。

CA砂漿是板式軌道的關(guān)鍵組成部分，它是由CA砂漿干粉、專(zhuān)用瀝青乳液、水等材料在常溫下經(jīng)摻合制成的，其性能好壞直接影響到板式無(wú)砟軌道使用的耐久性與維護(hù)工作量。CA砂漿干粉是指經(jīng)干燥篩分處理的骨料（如河砂）、無(wú)機(jī)膠凝材料（如水泥）和添加劑等按一定比例進(jìn)行物理混合而成的一種顆粒狀或粉狀，以袋裝或散裝的形式運(yùn)至工地，按工藝加水拌合后即可直接使用的物料。作為CA砂漿系統(tǒng)中重要的組分，CA砂漿干粉料產(chǎn)品性能、特點(diǎn)對(duì)整個(gè)CA砂漿系統(tǒng)乃至整個(gè)城際鐵路（包括已使用的京滬）工程起著非常重要的作用，因此了解并掌握整個(gè)CA砂漿干粉料的材料性能、生產(chǎn)工藝成為成功運(yùn)用的重點(diǎn)！

1 CA砂漿干粉料

高速城際鐵路工程及材料有著嚴(yán)格的技術(shù)要求，由國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的CA砂漿干粉料研制的CA砂漿在國(guó)內(nèi)首用，試驗(yàn)初期，對(duì)不同原材料不同廠家樣品進(jìn)行上百次綜合試驗(yàn)分析，最終按要求確定以下幾種原材料。

1.1 水泥

早強(qiáng)型硅酸鹽水泥（P.II52.5R），見(jiàn)表1。

表1 水泥的物理化學(xué)性能組成

1.2 混合添加料

各項(xiàng)目指標(biāo)符合Q/TBJX07-2009CSA膨脹劑標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 發(fā)氣鋁粉

各項(xiàng)目指標(biāo)符合G/BT2085.1-2007標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 細(xì)骨料

自行配制，主要成分為河砂，細(xì)度模數(shù)為1.5，級(jí)配合格。

1.5 水

自來(lái)水。

2 試驗(yàn)依據(jù)

CA砂漿干粉料原材料按照Q/TBJX07-2009CSA膨脹劑、JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定測(cè)試，CA砂漿參照《客運(yùn)專(zhuān)線無(wú)砟軌道鐵路工程施工技術(shù)指南》（TZ216-2007）與鐵道部科技基[2008]74號(hào)《客運(yùn)專(zhuān)線鐵路CRTS I型板式無(wú)砟軌道水泥乳化瀝青砂漿暫行技術(shù)條件》進(jìn)行試驗(yàn)。

3 CA砂漿干粉料的各項(xiàng)試驗(yàn)

3.1 水泥不同摻量在不同溫度下對(duì)CA砂漿干粉料的強(qiáng)度影響

見(jiàn)表2。

表2 水泥不同摻量在不同溫度下對(duì)CA砂漿干粉料的強(qiáng)度影響

從表2中可以看出，隨著水泥的摻量的不斷增加，CA砂漿干粉料的1 d、2 8 d強(qiáng)度也隨之增加；而且干粉料也隨溫度的影響比較大，那是因?yàn)闇囟鹊妥柚沽怂嗟乃磻?yīng)，從而降低了強(qiáng)度。在CA砂漿中，水泥作為膠凝材料是強(qiáng)度的主要來(lái)源，水泥的品種對(duì)其早期強(qiáng)度、乳化瀝青的適應(yīng)性以及穩(wěn)定性等都具有很高要求，因此必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇合適的最經(jīng)濟(jì)的水泥作為膠凝材料。

3.2 灰砂比對(duì)CA砂漿干粉料的流動(dòng)度影響

見(jiàn)表3、圖2。

表3 灰砂比對(duì)CA砂漿干粉料的流動(dòng)度影響

從圖2、表3中可以看出隨著灰砂比的增大，CA干粉料的流動(dòng)性也增加，但增加到一定程度時(shí)，流動(dòng)度降低，說(shuō)明灰砂比有一個(gè)適當(dāng)?shù)谋壤?。那是因?yàn)镃A砂漿干粉料隨著砂的比例減小，漿體的比例相應(yīng)增加，從而使CA 砂漿干粉料乃至CA砂漿在流動(dòng)過(guò)程中漿體的潤(rùn)滑作用得到增加，但達(dá)到一定比例時(shí)反而起相反作用。綜合考慮其它的重要因數(shù)，如CA砂漿的體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性等，本文作者認(rèn)為選擇合理的灰砂比較合適。

3.3 鋁粉摻量在不同溫度下對(duì)CA干粉料及CA砂漿性能影響

見(jiàn)表4。

此鋁粉是通過(guò)發(fā)氣引起的早期膨脹，CA砂漿在灌注后固化過(guò)程中，水泥水化物和乳化瀝青形成一種包裹覆蓋體，由于水化時(shí)水分的散失，導(dǎo)致CA砂漿的早期出現(xiàn)收縮，影響其填充效果，為此通過(guò)摻入適量引氣類(lèi)的膨脹劑后，當(dāng)水泥水化結(jié)束時(shí)，鋁粉通過(guò)堿性反應(yīng)，產(chǎn)生氣體，在砂漿內(nèi)部產(chǎn)生小氣孔而引起膨脹，從表4中看出來(lái)，鋁粉在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下CA砂漿粉料與CA 砂漿膨脹率差不多，而CA粉料受溫度的影響比較大，CA砂漿影響不大，因此鋁粉對(duì)CA 干粉料的膨脹率影響不如在CA 砂漿中表現(xiàn)明顯，但值得注意的是鋁粉的摻量必須考慮溫度對(duì)其影響。

3.4 黃砂級(jí)配對(duì)CA干粉料流動(dòng)度影響

見(jiàn)表5。

表4 鋁粉摻量在不同溫度下對(duì)CA干粉料及CA砂漿性能影響

表5 黃砂級(jí)配對(duì)CA干粉料流動(dòng)度影響

從表5中可以看出，黃砂良好的顆粒級(jí)配對(duì)CA砂漿干粉料及CA砂漿的流動(dòng)性、均勻性、含氣量、強(qiáng)度以及與乳化瀝青的穩(wěn)定適應(yīng)性能有著十分重要的影響，為了保證產(chǎn)品的重要性能，減少顆粒級(jí)配對(duì)CA 砂漿的影響，我們可以通過(guò)試驗(yàn)設(shè)計(jì)一套適合自己的顆粒級(jí)配計(jì)算系統(tǒng)，從而能在生產(chǎn)中更好的調(diào)節(jié)。

3.5 黃砂細(xì)度模數(shù)對(duì)CA砂漿分離度影響

見(jiàn)圖3。

細(xì)骨料是CA砂漿另一重要的組成材料，它對(duì)CA砂漿的材料分離度有顯著影響，從圖3可知，細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)超過(guò)1.6時(shí)，CA砂漿材料分離度超過(guò)1%，即為不合格。細(xì)度模數(shù)越小，材料分離度越小，但細(xì)度模數(shù)過(guò)小，會(huì)使CA砂漿外加水量明顯增多，強(qiáng)度與彈性模量也會(huì)發(fā)生變化，所以應(yīng)選擇合適的細(xì)度模數(shù)細(xì)骨料，才能配制出性能合格的CA砂漿。

3.6 混合添加劑

混合添加劑主要用于調(diào)節(jié)CA砂漿細(xì)度級(jí)配，摻入膨脹性混合料的目的，是為了提高砂漿的中期膨脹并補(bǔ)充后期硬化砂漿的收縮。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

按確定原材料、規(guī)定工藝拌合的CA砂漿性能均符合科技基［2008］74號(hào)要求。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

表6 CA砂漿性能

表6中CA砂漿性能均符合標(biāo)準(zhǔn)值要求，其中可工作時(shí)間和1d早期強(qiáng)度等性能較為突出，由此可見(jiàn)，我們自主研究的CA砂漿完全符合無(wú)砟軌道的使用要求，能用于板式軌道的施工。

5 CA砂漿生產(chǎn)及質(zhì)量控制

5.1 生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制

（1）添加劑的均勻添加：

在正式的生產(chǎn)過(guò)程中，有些添加劑由于添加量極少，導(dǎo)致設(shè)備的計(jì)量系統(tǒng)不能達(dá)到配方要求的精確度，而且添加劑的均勻分散性也得不到保障，導(dǎo)致整個(gè)干粉料在CA砂漿中的整體性能達(dá)不到技術(shù)要求。因此，在正式生產(chǎn)前，首先把摻量低的幾種添加劑進(jìn)行一次預(yù)混（俗稱(chēng)母料），生產(chǎn)時(shí)將母料通過(guò)設(shè)備計(jì)量系統(tǒng)稱(chēng)量并與部分水泥進(jìn)行二次混合（俗稱(chēng)復(fù)合添加劑）后，通過(guò)已優(yōu)化的配方輸入，進(jìn)行水泥、復(fù)合添加劑、干砂（級(jí)配處理）計(jì)量生產(chǎn)，提高了添加劑在整個(gè)生產(chǎn)中CA干粉料的精確度及均勻性，保證了CA砂漿成品的整體性能。

（2）各原材料在生產(chǎn)前必須進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，合格后方可入庫(kù)。

（3）在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)自行設(shè)計(jì)的電腦程序，由于砂計(jì)量大，在水泥與復(fù)合添加劑進(jìn)行混合的同時(shí)，再摻入黃砂混合，總體進(jìn)行多次混合，以便保證CA干粉料的質(zhì)量。

（4）由于砂子的含水率、顆粒級(jí)配、含泥量等技術(shù)指標(biāo)在生產(chǎn)過(guò)程中存在不穩(wěn)定因數(shù)，導(dǎo)致CA干粉料成品的整個(gè)性能出現(xiàn)波動(dòng)，以至于影響CA砂漿整體性能。故主要采取以下措施：一是砂子烘干前后必須采取多點(diǎn)抽樣檢驗(yàn)，同時(shí)留樣備檢，以保證砂的含水率為零，溫度冷卻至常溫，避免生產(chǎn)出來(lái)的干粉料出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象和凝露現(xiàn)象。二是對(duì)不同種砂子的級(jí)配通過(guò)復(fù)配，列出每一種粒徑砂對(duì)CA干粉料顆粒級(jí)配的影響，生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)復(fù)配確定各種砂的合理搭配，達(dá)到控制質(zhì)量的要求。

（5）對(duì)于生產(chǎn)出來(lái)的CA干粉料成品必須采取多點(diǎn)抽樣檢驗(yàn)，通過(guò)0.075mm的黃砂篩子進(jìn)行篩分觀察其均勻性以及對(duì)CA干粉料整體進(jìn)行檢驗(yàn)，以觀察其性能是否符合要求。

（6）質(zhì)量檢驗(yàn)員需現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理生產(chǎn)過(guò)程中問(wèn)題。

5.2 包裝與運(yùn)輸

（1）CA 砂漿干粉料生產(chǎn)完成進(jìn)入包裝系統(tǒng)時(shí)，會(huì)有一個(gè)落差的緩沖倉(cāng)，因此會(huì)引起粉料離析、不均勻的可能。對(duì)此，經(jīng)過(guò)大量相關(guān)試驗(yàn)證明，進(jìn)入包裝機(jī)的前后兩三噸CA砂漿干粉料均勻性偏差較大，前兩三噸砂子含量比較多，最后兩三噸粉料較多，且超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)偏差3%，中間比較穩(wěn)定，故采取以下措施：一是每次生產(chǎn)時(shí)，前后各兩三噸的產(chǎn)品包裝后作為不合格處理；二是生產(chǎn)盡量連續(xù)進(jìn)行，減少不合格數(shù)量。生產(chǎn)過(guò)程中需停頓時(shí)，儲(chǔ)料倉(cāng)內(nèi)的CA砂漿干粉料應(yīng)保持一定料位，杜絕離析現(xiàn)象發(fā)生，并隨時(shí)抽樣檢驗(yàn)其均勻性是否合格。

（2）運(yùn)輸可以散裝或袋包裝，在運(yùn)輸過(guò)程中必須注意防水、保溫等措施，防止粉料出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題。

6 CRTSⅠ型軌道板充填砂漿層施工工藝及注意點(diǎn)

6.1 施工前的注意點(diǎn)

（1）CRTSⅠ型軌道板充填砂漿層施工前，應(yīng)對(duì)混凝土底座與凸臺(tái)施工質(zhì)量、軌道板的安裝質(zhì)量進(jìn)行復(fù)檢，底座板與軌道板間的間隙高度、凸臺(tái)與軌道板間的間隙寬度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

（2）CRTSⅠ型軌道板充填砂漿層的施工應(yīng)采用灌注袋法施工。

（3）施工前，應(yīng)按照規(guī)定進(jìn)行工藝性試驗(yàn)，以確定砂漿的基本配合比、拌制與灌注工藝。

（4）施工環(huán)境溫度應(yīng)在5℃～35℃的范圍內(nèi)，當(dāng)天最低氣溫低于-5℃時(shí)，全天不得進(jìn)行砂漿灌注，下雨天也不得進(jìn)行灌注。

（5）砂漿攪拌車(chē)應(yīng)符合技術(shù)要求的規(guī)定，應(yīng)由經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)的人員進(jìn)行操作。

（6） 精調(diào)作業(yè)完成后至支撐螺栓拆除前，軌道板上應(yīng)避免承受荷載。

（7）施工前檢查乳化瀝青與CA干粉料等原材料的溫度，檢查干粉料是否有結(jié)塊現(xiàn)象，乳化瀝青是否均勻，有無(wú)破乳現(xiàn)象等，將合格的原材料加入到砂漿攪拌設(shè)備的料倉(cāng)中，加料時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員應(yīng)對(duì)加料時(shí)原材料的情況、加料過(guò)程進(jìn)行全程檢查，并做好詳細(xì)記錄。采取合適的方法將各種添加劑送入相應(yīng)的儲(chǔ)存?zhèn)}，雨天嚴(yán)禁進(jìn)行加料作業(yè)。

6.2 施工工藝流程

CRTSⅠ型軌道板下充填層砂漿的施工流程見(jiàn)圖4。

7 CA砂漿現(xiàn)場(chǎng)灌注

圖7 現(xiàn)場(chǎng)灌注CA砂漿

灌注時(shí)，宜將中轉(zhuǎn)罐內(nèi)砂漿通過(guò)灌注漏斗、軟管流入灌注袋，不宜由中轉(zhuǎn)罐直接流入灌注袋。灌注過(guò)程中，砂漿應(yīng)一次連續(xù)流入灌注袋，不得夾入氣泡。觀察軌道板狀態(tài)，不得出現(xiàn)拱起與上浮現(xiàn)象，確認(rèn)灌注袋充填飽滿后停止灌注，將灌注袋的灌注口綁扎牢固，并用約45°的三角形墊塊支撐灌注口。灌注結(jié)束后20～45min內(nèi)，將灌注口內(nèi)的砂漿擠入灌注袋，直至軌道板的支撐螺栓稍微松動(dòng)。灌注口內(nèi)的砂漿不夠時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充擠入。擠入結(jié)束后，用U形夾具封住灌注口的根部。砂漿層強(qiáng)度達(dá)到0.1MPa以上后，撤除軌道板的支撐螺桿，并切斷灌注口，切口應(yīng)整齊并將灌注口封閉。若灌注施工中出現(xiàn)降雨，應(yīng)停止施工，并對(duì)尚未硬化的充填砂漿層采取防水措施。

CA砂漿養(yǎng)護(hù)要求：

（1）灌注完成后，充填砂漿層一般采用自然養(yǎng)護(hù)。

（2）當(dāng)日最低氣溫低于0°C時(shí)，應(yīng)對(duì)充填砂漿層采取適當(dāng)?shù)谋卮胧?/p>

8 結(jié)論

軌道交通工程的質(zhì)量關(guān)系到國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命安全的百年大計(jì)，無(wú)砟軌道高速公路技術(shù)是我國(guó)未來(lái)的發(fā)展方向，CA砂漿是該技術(shù)中的關(guān)鍵，通過(guò)我們研制的CA砂漿干粉料，不僅能完全、大批量生產(chǎn)出這種技術(shù)要求高的CA砂漿，而且各性能均達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。CA砂漿干粉料在京滬城際工程的運(yùn)用是中國(guó)預(yù)拌干粉砂漿行業(yè)發(fā)展的一件大事，為我國(guó)今后無(wú)砟軌道高速鐵路技術(shù)的全面發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，具有廣闊的前景。

[1] 羅庚望，張長(zhǎng)幫.CA砂漿干粉料的研制及在京津城際軌道交通工程中的應(yīng)用[A].2008第三屆中國(guó)國(guó)際建筑干混砂漿生產(chǎn)應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集[C].2008.

[2]左景奇，姜其斌，傅代正。板式軌道彈性墊層CA砂漿的研究[J].鐵道建筑,2005.

[3] 趙東田.板式無(wú)砟軌道CA砂漿與施工技術(shù)研究[D].西南交通大學(xué)，2003.

[4] 王濤.高速鐵路板式無(wú)砟軌道CA砂漿的研究與應(yīng)用[D].武漢理工大學(xué)，2008.

[5] 王強(qiáng)，阿茹罕，閻培渝.砂灰比和砂的級(jí)配對(duì)CA砂漿抗壓強(qiáng)度和流動(dòng)性的影響[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008.

戴麗聰（1985-）,男,助理工程師 職位：砂漿技術(shù)主管兼混凝土副主任，成果：CA砂漿干粉料、粉刷石膏及普通砂漿研制、砂漿添加劑研發(fā)等。

[單位地址]常州市武進(jìn)區(qū)奔牛鎮(zhèn)何家村常州市偉凝建材有限公司質(zhì)量部。